文档介绍：宽带脉冲无线电通信关键技术及应用研究
Research on Key Techniques and Applications of
Broadband Impulse munications
吕婷婷
张浩
学术学位
计算机应用技术
并行与分布式处理技术
2013 3 22
谨以此文献给我的导师,家人及朋友们
——吕婷婷
宽带脉冲无线电通信关键技术及应用研究
学位论文答辩日期:2013 年 5 月 26 日
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学位论文作者签名: 签字日期: 年月日
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学位论文作者签名: 导师签字:
签字日期: 年月日签字日期: 年月日
宽带脉冲无线电通信关键技术及应用研究
摘要
脉冲无线电(Impulse radio, IR)是最古老的无线通信技术,最早可追溯到
19 世纪末。但由于技术条件的限制,无线通信朝着载波传输的方向发展。在过
去 40 年中,基于脉冲无线电的超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)系统首先被应
用到军事领域中,如军用雷达,以及低截获率、低侦测率的通信系统等。上个世
纪 90 年代开始,科学家一直致力于宽带脉冲无线电的民用及商业应用进程。直
至本世纪初,各国纷纷开放 - 及以上的部分频谱资源供商业设备使用,
基于脉冲无线电的超宽带和 60GHz 通信技术迅速发展起来。
宽带脉冲无线电技术由于具有结构简单,功耗低,速率高等优点,成为无线
通信技术的重要支流,广泛应用在无线传感器网络、医疗以及精确定位等领域。
本文在 IR-UWB 和 IR-60GHz 已有的技术基础上,做了以下研究:
1. 将差分脉冲位置调制(Differential Pulse Position Modulation, DPPM)应
用到 IR-UWB 系统中。DPPM 通过去除符号中多余的时隙,能够提供更高的传
输速率,同时由于符号均以脉冲结束,系统不需要符号同步, 因此 DPPM 相比
于 PPM 具有更简单的系统结构和更高的传输速率。
2. 在差分脉冲位置调制的基础上,将 DPPM 与脉冲幅度调制(Pulse
Amplitude Modulation, PAM)相结合,提出差分脉冲位置幅度调制(Differential
Pulse Position and Amplitude Modulation, DPPAM)方法。理论分析和仿真结果显
示,2×N 维的 DPPAM 比 2×N 维的 DPPM 和 PPM 有更好的系统性能,而 M×N
(M>2)维的 DPPAM 则提供了一种系统性能与复杂度折中的选择。
3. 根据 FCC 对 60GHz 通信系统的规定,本文研究了三种适用于 60GHz 系
统的脉冲设计方法,高阶函数,反向推导法与频谱搬移法。并通过研究使用不同
脉冲的系统性能与容量,得到结论:在相关接收 60GHz 系统中,相关函数衰减
较快的脉冲能够提供较低的误码率和更好的容量。
另外,本文还研究了超宽带脉冲无线电系统的在图像传输系统及传感器网络
中的应用。
I
1. 设计了一种信道选择方法用于改善超宽带图像传输系统的性能。首先将