IR-UWB技术互干扰性及DAA技术的研究现状.docx

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IR-UWB技术互干扰性及DAA技术的研究现状

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蒋阿芳工业和信息化部电信研究院工程师

武浩博中国民航大学硕士研究生

刘云工业和信息化部电信研究院高级工程师

李英丹工业和信息化部电信研究院高级工程师

1关于IR-UWB技术

超宽带(UWB:Ultra-widthband)是指信号的-10dB相对带宽超过中心频率的200/0，或-10dB绝对宽带超过500MHz。UWB通信系统作为一种新颖的室内短距离无线电通信系统正在受到广泛的关注。

UWB技术研发始于美国军方。到90年代末美国TimeDomain、MutispectralSolutions、XtremeSpec-trum和Intel等公司相继开始投入UWB技术的研究，主要从事军用无线设备及雷达方面的研发。美国联邦通信委员会(FCC)于2002年2月正式批准该技术进入民用领域。UWB技术在短距离无线通信上表现出的巨大优势，吸引着业界人士对其标准的制定及其相关产品的关注。

经典的UWB信号是产生一种时域上很短（占空比低达0.5%）的冲激脉冲，这种技术称为“冲击无线电(IR:lmpulseRadio)”。IR-UWB的基本工作原理是：由信息数据对脉冲进行调制，用伪随机序列对数据符号进行编码产生信号频谱，基带信号直接驱动天线输出。

IR-UWB系统中信息数据对脉冲的调制有脉冲位置调制(PPM:PulsePositionModulation)和脉冲幅度调制(PAM:PulseAmplitudeModulation)等多种方式。PAM是一种通过改变那些基于需传输数据的传输脉冲幅度的调制技术。在PAM调制系统中，一系列的脉冲幅度被用来代表所需要传输的数据。脉冲位置调制(PPM)又称时间调制(TM)，利用每个脉冲出现的位置落后或超前某一标准或特定时刻来表示某个特定信息。二进制PPM是IR-UWB系统使用的一种调制方法，相对其它调制方法也是较早使用的一种。

IR-UWB采用脉宽极窄的冲激脉冲决定了该通信系统具有极宽的带宽，从而使其具有低截获、低检测概率的性能，并为其在通信反干扰中的应用提供了前提。而具有优良相关性能的跳时码的采用则使其具有多址功能，能够实现组网通信，同时也克服了自身的互相干扰。

与其他无线通信技术相比，IR-UWB具有很多优点：发射功率低，数据传输速率高；具有多径分辨能力，穿透力强，定位精度高；直接使用窄脉冲传送数据，无需载波调制，收发信机结构相对简单；低功率谱密度和扩频跳时使其具有良好的必威体育官网网址性。凭借这些优点，IR-UWB为无线通信的发展开辟了新的机遇。

2IR-UWB的互干扰性分析

U[来自wWw.lW5u.CoM]WB系统与现有无线通信系统对频谱的重叠共享方式成为其发展的瓶颈。FCC经测试发现，UWB系统与其他设备间隔小于2至3米时将会受到来[来自WW]自其他通信系统的干扰。因此，能否有效抑制和降低其他通信系统对UWB系统的干扰，将影响到UWB技术的成功推广与使用。图1为UWB系统与其他无线通信系统的频谱共享示意图。

由图l可以看出，UWB占用极宽的频带，与很多其他无线通信系统频谱重叠，尽管UWB系统的发射功率谱密度很低，但仍可能对其工作频段之外的无线系统产生一定的干扰，如航空、军事、安全和天文等领域，甚至会对GPS等其它窄带无线通信形成干扰，特别是当某特定区域有很多UWB设备时，互干扰将更为复杂。所以，研究限制和减小UWB对其他通信系统的干扰具有非常重要的意义。

IR-UWB有跳时脉冲无线电(TH-IR)和直接序列脉冲无线电(DS-IR)两种系统模型，分别对这两种系统模型在多种干扰条件下的误码率性能进行研究，结果表明在单音干扰、多音干扰、部分频带阻塞干扰下，DS-IR方案的抗干扰能力都比TH-IR强。这为IR-UWB技术在军事通信系统中的应用提供了参考。某些研究人员从波形设计的角度提出在IR-UWB系统中应用已调已修正的Hermite脉冲(MMHP)，并对这些脉冲进行频谱和相关性分析。在此基础上又提出了采用MMHP的脉冲波形调制(PSM)和脉冲波形跳变(PSH)用以对抗UWB系统中存在的干扰问题。

在IR-UWB雷达抗干扰性能的相关研究中，已经论证了IR-UWB雷达具有较强的抗压制干扰、欺骗式干扰和被动式干扰的能力，有很强的军事及民用价值。但如何提高其作用距离，如何解决与民用无线电频谱段的干扰，如何设计高性能超高宽带天线等，还有待进一步研究。

3DAA技术简介

目前针对IR-UWB抗干扰课题研究比较广泛，通过对IR-UWB系统和其它窄带无线系统之间的互相干扰问题进行深入分析，业内提出了一些抗干扰的方法，信号检测避让(DAA:DetectandAvoi