云南龙网

  1. 首页 > 云知道 > >

超宽带无线通信技术( 二 )

云知道


(5)适合于便携型应用
传统的UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，由此带来的好处是设备的功耗小，成本低，灵活性高，适合于便携型无线应用 。
归根溯源，从频域上来看，UWB的诸多优点来自于其使用了上吉赫兹的传输带宽，远远高于现有的GSM、IS-95、3G等通信系统 。因此，UWB的技术实现细节与传统的窄带通信方式有很大差别 。
2 UWB的实现
2.1 脉冲无线电
脉冲无线电形象地说明了UWB直接发射窄脉冲进行通信的特点 。将传统窄带通信系统与脉冲无线电的收发机进行对比，可以看出两种技术在实现方式上的明显差别 。窄带系统一般采用正弦载波调制实现频谱搬移，信道上传输的是射频已调信号，接收机需要经过逐级下变频之后再进行解调，以恢复原始信息；脉冲无线电则是直接将经过频谱成形之后的宽带窄脉冲发射出去，信道上传输的是基带信号，接收机主要是一个相关检测器，结构比传统窄带通信系统简单得多 。
为了使天线把信号能量有效地辐射出去，必须对所用脉冲的频谱特性提出一定的要求(即不含直流分量，低频分量少，信号能量主要集中在射频部分) 。因此，脉冲无线电采用高斯函数的各阶导数作为发射脉冲波形，通过选择脉冲宽度和阶数获得不同的带宽及中心频率位置 。通过分析可以发现，高斯各阶导的10 dB带宽大致可以近似为脉冲宽度倒数的两倍 。因此当脉冲宽度低于1 ns时，就能获得超过2 GHz的带宽 。中心频率的位置会随着求导次数的增加而逐渐上移 。
与实际传输速率所对应的符号周期相比，这种纳秒级乃至亚纳秒级的脉冲宽度往往小了几个数量级，因此脉冲无线电传输的是一种低占空比的信号 。利用这一特点，系统中经常使用多个脉冲来传递一个符号，从而获得附加处理增益 。例如假定传输速率为10 Mb/s，脉冲宽度为0.5 ns，脉冲重复频率(PRF)为100 Mp/s，则一个符号可以扩散到10个脉冲上重复发送，附加处理增益将为10 dB，再考虑到20倍的占空比增益，系统获得的总处理增益将达到13 dB 10 dB=23 dB 。这种处理方式在实现上带来的好处是在保持系统脉冲宽度和脉冲重复频率不变的情况下，通过改变附加处理增益可以灵活地调整传输速率的高低，实现可变速率 。
鉴于系统对功率有效性的要求比较高，脉冲无线电的调制方式一般采用二进制的脉冲相位调制(PPM)或二进制相移键控(BPSK) 。在多址接入方式上，有跳时扩频(TH-SS)和直接序列扩频(DS-SS)两种方式可选 。典型的组合方案是TH-PPM和DS-BPSK 。相比较而言，TH-SS的优势在于它对远近效应的敏感程度没有DS-SS那么高，因为只有当不同用户的信号脉冲正好在位置上出现重叠时远近效应才会体现出来，从而降低了对功率控制的要求 。这也许是早期的UWB系统在信号占空比很低的条件下选用了TH-SS的重要原因[2] 。不过，随着对传输速率的要求越来越高，信号占空比势必要大大增加，TH-SS的优势已不明显，因此DS-SS方案现在重新受到研究人员的重视 。
信号的功率谱密度特性也是决定发送方案的一个重要因素 。理想的UWB信号应该近似白噪声，即功率谱密度(PSD)应该为平坦的且幅度越低越好，这样才不会对现有的窄带系统造成明显的干扰 。周期性窄脉冲的PSD由离散谱线构成，加上PPM调制之后，功率谱得到一定的平滑，不过更强的平滑作用是通过伪随机跳时码实现的，而且平滑特性的好坏与伪随机码的选择密切相关[3] 。假如采用BPSK调制，由于信号均值为零，功率谱中不含离散谱线，完全由高斯脉冲的频谱决定，其平坦度与白噪声仍有很大差距，也要通过伪随机序列进行平滑 。因此，近来的一个研究热点就是如何通过选择调制和多址接入方式的组合及设计理想的伪随机序列来获得更好的功率谱密度特性[1] 。

推荐阅读


上一篇：三月份蔬菜主要病虫害综合防治要点

下一篇：遂怎么读音 遂的读法