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基于线性调频信号的超宽带通信系统研究

石燚  
【摘要】:无线通信技术发展的过程中,由于宽带信号的出现而导致通信技术产生了重大意义的进步,超宽带(U1tra-Wideband)技术的出现是无线通信发展进程中一个不可避免的阶段。超宽带以其传输速率高、能耗低、抗衰落、不易被截获以及对障碍物穿透能力强等特点,在家庭、医疗、工业等领域有着广泛的应用前景。线性调频信号(Chirp Signal)长期以来被用于雷达系统中,它以其抗干扰、抗多普勒频移、抗多径衰落、低功耗和系统结构简单等优势,越来越受到人们的重视。将线性调频信号信号用于超宽带,是最近几年出现的一种研究方向,是继IR-UWB、DS-CDMA和MB-OFDM之后一种全新的超宽带系统。 本文主要从以下几个方面对线性调频超宽带系统进行了研究:1.在介绍了Chirp信号和基于Chirp信号的超宽带系统的理论的基础上,提出了基于Chirp信号的超宽带波形设计的方法,利用线性调频信号匹配滤波的压缩特性和傅里叶变换的线性特性,以及Hermite矩阵分解特征向量的正交性,将不同频段上的线性调频信号加以叠加,一定程度上提高了超宽带系统的频谱利用率2.研究了Chirp-UWB的多科信号调制方式,包括二进制正交键控四进制双正交键控、二进制相移键控以及π/4差分相移键控等,并对其误码率和频谱特性经行了详细的分析。提出了一种基于窗函数的信号旁瓣抑制机制,可以进一步提高系统的可靠性。 3.研究了Chirp-UWB的多址接入方式。其中主要包括多调制斜率多址方式和基于线性调频信号的码分多址方式,并提出了一种采用伪随机序列对用户的使用频带和调制斜率进行分配的多址方式。 4.研究了Chirp-Fourier的基本原理,针对MB-OFDM标准建议中的系统参数,提出了基于100%工作周期的M-C-M SAW Chirp-Fourier变换的MB-OFDM系统方案,这种方案具有低功耗、低成本的特点,并使用ADS对这种方案进行了仿真,仿真结果显示出基于Chirp-Fourier的OFDM系统与数字式OFDM具有相同的性能。 5.设计并实现基于直接数字频率合成器结合锁相环的chirp-UWB信号源。该方案把频率稳定度好,输出频率分辨率高,频率转换速度快,相位噪声低的DDS与模拟PLL结合,可以获得高频率分辨率、快的信号建立时间、低相位噪声和宽输出频率范围的高质量Chirp-UWB信号。由于DDS输出频率和带宽可以编程控制,因此这种方式产生的Chirp-UWB带宽是可控的,在设计上具有很大的灵活性


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