脉冲无线电技术.pdfVIP

脉冲无线电技术 脉冲无线电技术 王婷婷 陈雁 摘要： 脉冲无线电是一种超宽频（UWB）的扩频（SS）信号传输方式。它所具有的 属性使它成为在高密度多信道环境下近程通信的可行候选方式。连续时间脉冲 无线电多址联接模型利用脉冲位置调制（pulse position modulation）和随机 跳时代码（random time-hopping code ）以减轻多路径效应及抑制多用户之间 的干扰。本文使用目前已有的脉冲信号技术可支持的调制格式来描述脉冲无线 电的特征，并解析估计它在理想多址联接信道 （MAC）条件下多址联接的能力。 关键词： 脉冲无线电、扩频多址联接、时跳、超宽带无线电、脉冲位置调制、脉冲正 交调制、伪随机序列  导言： 利用超短脉冲来传播数字信息的想法最早提出于1992年，并被称为脉冲无线电（Impulse Radio ）。它的实现依赖于脉冲位置调制（Plus-Position Modulation ）和时间分集（time diversity ）。而时间分集通过依照一随机代码多次（≥1000）重复同一码元获得，而这又使脉 冲无线电具有很高的处理增益。现在，脉冲无线电已进入多用户通信的研究领域，即所说的 脉冲无线电多址联接（impulse radio multiple-access，IRMA ）。它以异步用户传输和依赖于能 量控制的统计多用户(MUI)干扰抑制为理论基础。 脉冲无线电利用持续时间极短（通常为几纳秒）的基带脉冲交换信息，因此它所传播 的无线电能量以很小的幅度分布在很宽的频带上（从接近直流到几吉赫兹）。当这样的脉冲 作用于设计恰当的天线时，在传播过程中会发生畸变。天线起到滤波器的作用，即使在自由 空间，波的辐射也伴随着脉冲的分化和演变。 脉冲无线电工作在几吉赫兹下的使用频率密度很高的范围中，因而必须要与各种不同 的干扰信号竞争，同时也必须确保不影响在其他特定频带上工作的窄带无线电波。要满足这 些要求，就必须使用扩频技术（spread-spectrum techniques ）。实现这种超宽频带低功耗循环 脉冲链频谱扩展的一个简单的方法就是使用结合了在一个数据码元多个脉冲速度下的特殊 脉冲位置调制的时跳。 脉冲无线电有许多很吸引人的优点：第一，它在基带传播，所以既不需调频也不必经 过载波同步处理；第二，它消耗功率极小；第三，它能有效减轻多路径效应及抑制阻塞及多 用户之间的干扰。也正是这些极具吸引力的性质，给设计带来很大挑战。比如，如此宽频带 的设计考虑必然会限制辐射的功率；超精细的时间分辨度会增加同步获取时间，并且可能会 需要其他相关仪器来捕获足够的信号能量；而完全的移动性会加剧多址联接网络中对功率控 制的需求 脉冲无线电大致传输过程参看图1。 Impulse Radio: How It Works 1 18 脉冲无线电技术 图1  多址联接技术  目前使用的模拟调制方式及其优缺点分析 1. 分类以及波函数表达 在《射频通信电路》课程中，我们接触到的模拟调制方式大致有以下两种： 幅度调制：用调制信号控制载波幅度，使载波幅度按调制信号规律变化，即将调制波信 息反映在幅度变化中。常用的有普通调幅 AM 、抑制载波的双边带调幅 DSB 、单边带调幅 SSB。 频率调制和相位调制：用调制信号去控制高频载波的频率为频率调制（FM ），控制高频 载波的相位称调相（PM ）。调频和调相都表现为高频载波的瞬时相位随调制信号的变化而变 化。 若将音频信号表示为v (t ) V cos t ，载波信号表示为v (t) V cos w t ，则  m c cm c AM: v(t ) V (1m cos t)cos w t