基于FPGA的TH-UWB窄脉冲信号发生器设计与实现

给出了一种基于FPGA的TH-UWB窄脉冲信号发生器的实现方法。信号采用脉冲位置调制,调制后的信号利用FPGA片内逻辑门的延时特性,编写延时程序产生携带调制信息的窄脉冲。在AlteraDE2开发平台下实现了全数字化的TH-UWB信号发生器。该发生器系统的信号调制、窄脉冲产生都在FPGA芯片内部进行,与传统模拟发生器相比,可以使整个发生器成本显著降低,易于实现,工作稳定,结构简单且便于系统调试和更改。时序仿真和硬件实测数据表明,所得信号能达到TH-UWB纳秒量级窄脉冲的各项要求。

跳时超宽带(TH-UWB)多址系统性能的研究

针对多用户跳时超宽带(TH-UWB)系统建立了数学模型,其目的在于研究多址干扰对TH-UWB系统各方面性能的影响。利用多址干扰服从高斯分布的特性,分析了多址系统的误码率性能,得到了系统数据速率及上界的解析数学表达式,并将误码率理论值与实验数据进行了比较。仿真结果表明,误码率理论值与实验值一致。此外,还分析了在不同的室内密集信道下功率控制对系统数据速率的影响,结果表明,非精确的功率控制将导致系统的误码率及数据速率的下降,且可视距信道中的性能好于非可视距信道中的系统性能。

高速多址UWB TH-PPM信号产生电路设计

分析了跳时脉位调制(TH-PPM:Time Hopping Pulse Position Modulation)超宽带(UWB:Ultra Wide Band)信号产生原理。在传统TH-PPM UWB信号产生模型的基础上,通过对TH-PPM UWB进一步分析,将传统的伪随机序列(PN码)和信息数据分别控制的时延调制模型转变为由PN码和信息数据共同控制的时延调制模型;在实现系统的基础上,降低了信号产生系统的复杂度。设计的TH-PPM UWB信号产生电路采用0.18μm标准CMOS工艺实现,在1.8V电源电压下工作,降低了系统功耗。用Cadence软件Spectre仿真工具,对设计的电路进行仿真。结果表明,产生的TH-PPM UWB信号速率为432Mb/s,90%幅度脉宽为2.0654ns,10%幅度脉宽为2.13818ns。

超宽带穿墙探测雷达TH-UWB脉冲串信号分析

从定义出发推导了跳时调制超宽带广义高斯脉冲串(GGP)波形距离模糊函数的解析表达式,并通过仿真分析该波形模糊函数与跳时序列自相关特性、序列周期、脉冲平均重复周期、有效时间宽度、时间尺度因子及调制系数的关系。结果表明:选择良好自相关特性和较长序列周期的跳时序列可增强旁瓣抑制能力;增大时间尺度因子或减小有效时间宽度可增加距离分辨力;权衡选择适宜的调制系数不仅保持波形原有的距离分辨特性,而且有利于采用距离门技术抑制旁瓣。

UWB通信系统的TH-PPM信号产生与接收处理

与传统的连续载波调制通信方式相比,利用极窄脉冲信号携带信息的超宽带通信是一种全新的通信方式。针对典型TH-UWB通信系统的TH-PPM信号产生模型,提出了其易于数字基带信号产生的简化模型。对于基带TH-PPM形式的UWB信号,利用一种脉冲相关检测的方法对TH-PPM信号进行解调,恢复信息码。将所设计的VDHL程序配置到FPGA目标芯片,建立TH-UWB通信实验系统。通过系统VHDL时序仿真和实验测试,结果表明系统设计在理论和实用上是可行的,为UWB通信多址应用提供有益的参考。

TH-UWB系统中基于自适应算法的接收机研究

提出了一种适用于跳时超宽带(TH-UWB)系统中的RAKE接收机方案。该方法利用基于梯度的可变遗忘因子的改进递推最小二乘(RLS)算法进行信道估计,并与基于经典RLS算法和基于最大似然概率(ML)算法的接收机方案进行对比。结果表明,这种新型RAKE接收机方案能够更有效地跟踪时变衰落信道的变化;在相同条件下,该方案能够提高系统性能,获得更小的误码率(BER)。

TH-UWB通信系统数字接收机的芯片设计

设计了一种结构简单的UWB通信系统单用户数字接收机芯片。分析了跳时脉位调制(TH-PPM)超宽带信号的产生原理,在传统TH-UWB相关接收模型的基础上,采用一种结构简单且易于数字相关处理的接收机。该结构能有效降低接收机的复杂度。采用Cadence的Spectre仿真工具,对设计的电路和版图进行了仿真。后仿真结果表明,系统可正确地恢复信息码。设计的数字接收机采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺,工作电压为1.8 V。

DS-UWB与TH-UWB系统在多径信道下的性能分析

在IEEE.802.15.3a工作组建议的标准UWB室内信道模型下,采用选择性Rake接收机(S-Rake)和部分Rake接收机(P-Rake),系统分析了DS-UWB和TH-UWB系统性能,并进行了仿真。仿真结果表明,在多用户情况下,DS-UWB系统性能优于TH-UWB系统;并且随着帧数的增加,TH-UWB系统的性能将变差,而DS-UWB系统性能随码片数的增加而改善;此外,DS-UWB和TH-UWB系统性能均随S-Rake和P-Rake接收机叉指数的增加而改善,采用S-Rake接收机时的系统性能要优于P-Rake接收机。

新颖的OVSF-TH-UWB通信系统

提出了一种基于OVSF码的混合OVSF-TH-UWB通信系统,并设计了相应的接收机相关掩模。通过性能分析和仿真实验表明,OVSF-TH-UWB系统能有效地提高其抗加性高斯白噪声性能以及抗多用户干扰能力,而且其性能优于2PPM-TH以及DS-UWB。

基于改进LMS算法的TH-UWB接收机

跳时超宽带(TH-UWB)无线通信系统通常采用RAKE接收技术。而信道估计的准确度直接影响系统接收性能。提出一种基于梯度的变步长的LMS算法进行信道估计。与传统LMS算法相比,改进的LMS算法可以获得更小的MSE(Mean Square Error)从而为接收机提供更精确的信道估计量。同时,结果也表明该算法提高了整个接收机性能,并获得更小的BER(Bit Error Rate)。

TH-PPM-UWB系统在时变信道环境中的性能分析

分析了时变信道环境条件下TH-PPM-UWB系统的性能,并通过计算机仿真研究了室内信道环境中,散射体移动对不同参数条件下系统性能的影响。仿真结果表明在系统输入信噪比较小时,散射体的移动对系统性能的影响较小;随着输入信噪比的增加,散射体移动对系统性能的影响明显加剧。总体上,散射体移动对系统性能造成的影响相对与其他干扰来说并不明显,并且在视距及非视距环境中得到的结论基本相同。

在GSM下行链路频段的干扰下TH-UWB和DS-UWB的性能比较

研究了存在窄带干扰的AWGN信道中TH UWB和DS UWB信号的性能,窄带干扰是由GSM下行链路频段造成的。首先介绍了基于TH和DS技术的系统模型,最后给出了误码率和信噪比的性能曲线。两种UWB技术都是把一个信息比特扩展到多个连续窄脉冲上,发射UWB脉冲是用普通高斯脉冲的一阶导数和三阶导数,数据调制是用BPAM方式。结果显示TH UWB的性能稍好于DS UWB系统,高斯脉冲三阶导数性能好于一阶导数。

多用户环境下TH-UWB系统的盲Rake接收机

针对跳时超宽带系统中的多用户干扰和码间干扰问题,提出了一种盲Rake接收机.该接收机首先利用跳时码的良好相关性设计滤波器,消除部分多用户干扰和码间干扰;再对滤波器的输出数据采用紧缩近似投影子空间跟踪方法估计信道,并进行最大比合并,进一步提高输出信干噪比.仿真结果表明,这种接收机收敛速度较快,误码性能优于传统的相关接收机和Rake接收机,且其所需先验知识较少、计算复杂度较低.

基于正交UWB脉冲的TH-BPSK超宽带系统

超宽带(UWB)系统通常使用一种UWB脉冲发送数据,本文根据正交函数的特性,提出了一种基于正交UWB脉冲的TH-BPSK超宽带系统,它可以在一帧内传送多个UWB脉冲,提高了系统的传输速率。本文详细说明了系统的组成及工作原理,分析了系统性能。计算机仿真和理论计算结果表明:与仅使用一种UWB脉冲的TH-BPSK超宽带系统相比,在相同的用户数、信噪比和跳时序列条件下,本文提出的系统具有更低的误码率(BER)、更高的传输速率。

TH-BPPM UWB系统在Nakagami-m衰落信道下的性能研究

跳时双正交脉冲位置调制(TH-BPPM)在超宽带(UWB)衰落信道的通信系统性能研究是基于超宽带室内无线信道进行研究的。频率选择性衰落是多径环境需要重点考虑的因素之一,在单用户情况下经常采用高斯近似法。利用等效瞬时信噪比和在AWGN信道下的误码率公式推导得出错误概率公式,并由Matlab仿真得到结论。

基于降低噪声影响TH-PPM-UWB室外信道估计

为了给适合军事通信的室外超宽带通信技术发展提供技术支持,针对跳时脉冲位置调制超宽带系统的室外信道,提出了一种基于降低噪声影响的信道估计算法。通过仿真,对该算法的性能进行了分析,仿真分析结果表明,该算法有效易行,导频个数越大,估计的值越准确。

卷积编码TH-UWB通信系统对抗ISI的性能仿真及分析

针对UWB(超宽带)无线传感器网络中由多径效应引起的ISI(码间干扰)问题,在两个不同UWB信道环境下仿真了TH-PPM-UWB(跳时脉位调制超宽带)通信系统传输有无ISI及是否采用编码调制共8种情况下的误码性能,结果表明采用卷积编码的TH-PPM-UWB系统抵抗ISI的能力较无编码系统有较大的提高,并且ISI越严重,卷积编码调制越有效.

基于一阶统计量信道盲估计空时分集TH-PPM UWB系统

首先利用一种空时分集结构提出一种多入多出超宽带系统收发信机模型,并给出相应的信号检测方法。然后,利用脉位调制信号结构导致的接收信号一阶统计量循环平稳特性,提出一种适用于系统且没有估计模糊度问题的低复杂度盲信道估计方法。仿真结果表明,提出的盲信道估计方法由于复杂度低且没有估计模糊度,给接收机的信号检测提供了准确的信道状态信息。提出的超宽带多入多出系统由于获得了时间分集和空间分集,不论在完美信道下还是估计信道下均明显优于传统单天线系统。

UWB信道下TH-PAM与TH-PPM系统多址性能分析

针对UWB信道多址以及加性白噪声这一特点,本文采用高斯二阶脉冲作为发射脉冲,对TH-PAM以及TH-PPM调制解调系统的进行了理论分析,同时给出了这两种调制方式下系统的BER解析公式,并对性能进行了比较。在系统单用户情况下,TH-PAM性能恒优于TH-PPM;在考虑多用户以及系统噪声时,给出了一个仅由用户数目和脉冲波形决定的判决公式,由此可以判断两种系统的性能优劣。

UWB的调制与多址技术

超宽带无线电是通信领域的一种全新技术 ,有着广阔的应用前景。它是一种基带无载波短脉冲 ,不同于使用正弦载波的传统通信系统。在综合分析大量文献基础上 ,总结了目前UWB的几种调制方式与多址技术 ,并比较了TH -BPSK与TH -PPM系统性能 ,最后给出了两种情况的模拟结果 ,一种情况是在单用户BER =1E - 3时 ,用户数与ΔP的关系 ,另一种情况是在用户速率保持不变时 ,系统的BER与用户数的关系。