基于跳时脉位调制的超宽带发射机设计研究毕业论文(编辑修改稿)

基于跳时脉位调制的超宽带发射机设计研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的复杂程度实现调制与解调。 跳时多址（ THMA） 跳时多址 (THMA)技术可以方便的与 PPM调制方式相结合形成跳时脉冲相位调制(THPPM)系统方案。 这种多址技术利用了 UWB信号占空比极小的特点，将脉冲重复周期Ts(又称帧周期 )划分成 Nh个持续时间为 T,的互不重叠的码片时隙，每个用户利用一个独特的随机跳时序列在码片时隙中随机选择一个作为脉 冲发射位置。 将跳时技术与 PPM结基于跳时脉位调制的超宽带发射机设计研究 第 10 页 共 21 页 合，可以有效的抑制 PPM信号中的离散谱线，达到平滑信号频谱的作用。 跳时技术是超宽带无线通信技术的一个重要组成部分，在超宽带通信系统中起着至关重要的作用。 UWB系统中，跳时序列是超宽带无线电实现多址通信的来源，它和传输的信息符号共同控制冲激脉冲的发送时刻。 由于帧周期内可分的码片时隙数有限，当用户数很大时就会产生干扰，因此跳时序列族中序列的数目直接决定了超宽带无线电通信系统的用户数目。 所以跳时序列性能的优劣 [13]对整个超宽带无线电通信系统性能有很大的影响。 PPMTHUWB发射机的实现 PPMTHUWB信号产生原理 在结合了二进制 PPM 的 THUWB（二进制 PPMTHUWB）中。 UWB 信号的产生 [14]可以系统地描述如图 33： 重复编码器（ N S ， 1 ） 发送编码器PPM 调制器偏移量 d j位置 jT s脉冲形成器P ( t )b a dR b = 1 / T b ( b / s ) R cb = N s / T b = 1 / T s ( b / s ) R c = N s / T b = 1 / T s ( 符号 / s ) R p = N s / T b = 1 / T s ( 脉冲 / s )d j= c jT c + a jε d j+ jT sS ( t ) 图 33 PPMTHUWB 信号的发射方案 给定待发射的二进制序列 0 1 1( , , , , , , )kkb b b b b    ，其速率 1/ ( / )bbR T b s ，上图中的第一个模块使每个比特重复 sN 次，产生一个二进制序列： 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1( , , , , , , , , , , , , , , , , , , ) ( , , , , , , )k k k k k k j jb b b b b b b b b b b b a a a a a               新的比特速率 / 1 / ( / )cb s b sR N T T b s。 这个模块引入了冗余，其实是一种被称为重复编码的 ( ,1)sN 分组编码器。 一般术语上称为信道编码。 第二个模块是传输编码器，就是应用整数值码序列 0 1 1( , , , , , , )jjc c c c c    和二进制序列 0 1 1( , , , , , , )jja a a a a    ，产生一个新序列 d ，序列 d 的一般元素表达式如下： j j c jd c T a  （ 32） 基于跳时脉位调制的超宽带发射机设计研究 第 11 页 共 21 页 式 32中， cT 和  是常量，对所有的 jc 满足条件 j c scT T ，通常 cT。 这里的 d 是一个实数值序列，而 a 是二进制序列， c 是整数值序列。 遵循最常用的方法，假定 c 是伪随机码序列，它的元素 jc 是整数，且满足 01jhcN  。 码序列 c 可能为周期序列，其周期表示为 pN。 实数值序列 d 输入到第三个模块，即 PPM 调制模块，产生了一个速率为/ 1/p s b sR N T T（脉冲 /s）的单位脉冲（ Dirac pulses ()t ）序列。 这些脉冲在时间轴上的位置为 sjjT d ，因此脉冲位置在 jT 基础上偏移了 jd ，脉冲的发生时间也可表示为 ()s j c jjT c T a 。 cT 称为码片时间（ chip time）。 最后一个模块是脉冲形成滤波器，其冲激响应为 ()pt。 ()pt 必须保证脉冲形成滤波器输出的脉冲序列不能有任何重叠。 以上所有系统级联以后的输出信 号 ()st 可表示如下： ( ) ( )s j c jjs t p t jT c T a      （ 33） 比特间隔或比特持续时间，也即用于传输一个比特的时间 bT ，可表示为： b s sT NT。 上式中， jccT定义了脉冲的随机性或者说是相对于 sT 整数倍时刻的 抖动。 PPMTHUWB 发射机仿真 通过对对整个 PPMTHUWB发射系统的分析，得到了最终的发射信号 S(t),下面将用Matlab对整个发射链路进行仿真。 系统模型如图 34： 二 进 制源重 复 编 码 器发 送 编 码+P P M 调 制 器脉 冲 形 成 器 图 34 PPMTHUWB发射器的系统模型 运用函数 transmitter_2PPM_TH,就能仿真出整个发射链路。 函数执行 bits(等概率二进制产生 )， repcode(bits,Ns)（重复编码）， TH(Nh,Np)（ TH编码）， 2PPMTH（ PPMTH调 制）， waveform（脉冲形成器）。 如图 35所示 PPMTHUWB发射流程，由信号源产生的二进制信号源，首先经过重复基于跳时脉位调制的超宽带发射机设计研究 第 12 页 共 21 页 编码器的重复编码，生成等概率的二进制码流，与应用整数值序列产生一个新序列，在经 PPM调制，这个过程是编码的。 然后经脉冲形成后，变成待发射的信号 (如图 36)，在信道传输过程中，有用信号叠加上噪声，振幅衰减 (如图 37)。 叠 叠 叠 叠叠 叠 叠 叠叠 叠 叠 叠P P M 叠 叠叠 叠 叠 叠叠 叠 叠 叠叠 叠 叠 叠叠 叠叠 叠 叠叠 叠叠 叠叠 叠叠 叠叠叠 叠叠叠 图 35 PPMTHUWB发射流程 可以设置信号特征参数：平均发射功率 Pow为 30dBm，信号的 抽样频率 fc为 50GHz，由二进制源产生的比特数 numbits为 2，平均脉冲重复时间 Ts为 3ns，每个比特映射的脉冲数 Ns为 5，码片时间 Tc为 1ns，跳时码的码元最大。