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超寬帶(UWB)定位系統(tǒng)發(fā)射機基帶的系統(tǒng)設計,功能模塊分解、硬件實現(xiàn)

作者: 時間:2014-07-03 來源:網(wǎng)絡 收藏

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/259385.htm

第一章 前言

1.1超寬帶簡介

超寬帶技術(Ultra-Wideband, UWB)早在20世紀中期就已在雷達信號處理領域引起了人們的關注[1]。多年以來,由于這項技術一直受到軍方的限制,在民用領域未能得到快速的發(fā)展和廣泛的應用。隨著2002年FCC允許超寬帶民用通信系統(tǒng)投入使用[2],超寬帶憑借其傳輸速率高、成本低、功率小、抗干擾能力強等優(yōu)點[3],日益受到關注,迅速成為研究熱點。

超寬帶技術的歷史最早可以追溯到一百年前波波夫和馬可尼發(fā)明越洋無線電報的時代。馬可尼發(fā)明的最早的火花隙發(fā)射器的信號就占據(jù)了很寬的頻帶,他在1897年演示的第一個系統(tǒng)就符合超寬帶無線電這個詞的含義。不過,現(xiàn)代意義上的超寬帶無線電,又稱為沖激無線電(IR:Impulse Radio)技術,出現(xiàn)于20世紀60年代,最早則可追溯到1942年De Rosa提交的隨機脈沖系統(tǒng)的專利。但其應用一直局限于軍事、救援搜索、雷達定位及測距等方面,從80年代開始,隨著頻帶資源的緊張以及對于高速通信的需求,超寬帶技術才開始被應用于領域。

FCC對超寬帶給出了兩種定義[4-6]: 第一種是信號的10dB帶寬大于或等于500MHZ,第二種是信號相對帶寬大于等于0.2。由于FCC對于超寬帶信號的產(chǎn)生方式?jīng)]有明確規(guī)定,因此,超寬帶信號有多種產(chǎn)生方式。傳統(tǒng)而經(jīng)典的UWB技術采用持續(xù)時間只有幾十皮秒到幾納秒的脈沖信號來傳送信息,信號帶寬高達幾GHz。其平均發(fā)射功率很低,頻譜很寬,因此功率譜密度非常低,幾乎湮沒在各種電磁干擾和背景噪聲之中。具有低截獲率、隱蔽性強、保密性好等優(yōu)點,同時它還具有對信號衰落不敏感、定位精度高以及系統(tǒng)復雜度低等優(yōu)點[7-8]。另一類的UWB技術仍然基于正弦載波的概念發(fā)射連續(xù)波,其超寬帶的實現(xiàn)可以采用擴展頻譜技術或者提高數(shù)據(jù)速率進而提高射頻帶寬,其數(shù)據(jù)傳輸速率可達上百Mbit/s甚至幾Gbit/s 。主要用來構(gòu)建短距離的高速WPAN、家庭無線多媒體網(wǎng)絡以及替代高速短程有線連接等。

第2章MB-OFDM UWB原理介紹

2.1超寬帶通信技術

2.1.1UWB的定義

超寬帶這一術語是1989年首先由美國國防部正式提出使用的。早期的名稱有脈沖無線電(Impulse Radio)、無載波(Carrier Free)等。為了促進并規(guī)范UWB技術的發(fā)展,2002年FCC對UWB信號給出了明確的定義。FCC規(guī)定,UWB信號為任何絕對帶寬大于500MHz或相對帶寬(Fractional Bandwidth)大于0.2,并滿足FCC功率譜密度限制要求的信號。這里相對帶寬定義為:

(2-1)

其中,分別表示信號的功率譜密度衰減10dB時所對應的上限頻率和下限頻率,為信號的中心頻率,為信號的絕對帶寬,

圖2.1 UWB信號與窄帶信號的比較

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