基于小波变换的超宽带信号处理技术研究

论文摘要

在无线通信技术高速发展的今天,人们对无线通信系统的要求在不断提高。超宽带（UWB）系统以其低功耗、低截获率、抗多径衰落效益好等特点成为了未来短距离无线通信的主流技术。UWB的标准主要有两种:一种是多带联盟（MBOA）提出的MB-OFDM方案,一种是超宽带论坛提出的DS-UWB方案。两种技术存在很大的不同,无法实现兼容或协同工作,所以出现了UWB两种标准共存的局面。超宽带技术的研究方向有很多种,其中一个方向就是信号的分析与处理技术。信号分析是信号传输和处理的基础,其最成熟的方法是频域分析。目前,单独的频域分析已经不能满足现代信号分析和处理的要求,这就对现代的信号分析和处理技术提出了更高的要求。小波变换以其对时频域的双重定域能力和多分辨率能力适应了这个要求的需要,被称为“数学显微镜”。小波变换既继承了傅立叶变换的优点,又弥补了傅立叶变换的不足,得到了众多领域的广泛应用。本文针对超宽带系统及小波变换进行了相关的介绍和分析,工作主要如下:1、从UWB通信的基本原理入手,分析了其系统的技术特点,了解其广泛应用领域,详细研究了UWB通信系统的各种调制方式。2、针对两种UWB标准进行了详细地分析:首先对两种典型的超宽带系统进行了基本理论的介绍,然后分别详细地从不同方面对它们进行了比较分析。3、介绍并分析了小波变换的一些基本理论及其在现实生活中的应用。4、利用Matlab工具对两种典型的超宽带系统的信号进行了仿真,以便更好地了解两种典型的超宽带信号的特点及不同。根据小波的基本理论对仿真出来的两种典型的超宽带信号进行处理和分析。本文主要的创新点就是完成了超宽带两种典型的OFDM-UWB和DS-UWB系统的信号仿真,并且利用小波变换对两种信号进行处理和分析。这些研究对今后超宽带系统在无线通信领域的发展具有重要的理论及实际意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及其国内外发展现状
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 国内外发展现状
• 1.2 论文主要内容及结构安排
• 第2章 超宽带通信系统及其调制方式研究
• 2.1 超宽带通信系统概述
• 2.2 超宽带的优点
• 2.3 超宽带技术应用
• 2.4 超宽带信号调制方式研究
• 2.4.1 脉冲幅度调制
• 2.4.2 跳时脉冲位置调制
• 2.4.3 二相编码调制
• 2.4.4 正交相位编码调制
• 2.5 本章小结
• 第3章 OFDM 和DS 系统基本理论及比较
• 3.1 OFDM 系统基本理论介绍
• 3.1.1 OFDM 频带划分
• 3.1.2 OFDM 发射机
• 3.1.3 OFDM 接收机
• 3.1.4 串并转换
• 3.1.5 载波调制
• 3.1.6 OFDM 基本参数的选择
• 3.1.7 OFDM 技术面临的困难与挑战
• 3.2 DS 系统基本理论介绍
• 3.2.1 DS 频带划分
• 3.2.2 DS 系统发射机
• 3.2.3 DS 系统接收机
• 3.2.4 DS 脉冲波形
• 3.2.5 DS 系统的同步
• 3.2.6 DS 系统的优缺点
• 3.3 OFDM和DS系统性能比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 小波技术及其应用
• 4.1 小波概述
• 4.2 小波变换
• 4.2.1 连续小波变换
• 4.2.2 离散小波变换
• 4.3 多分辨率分析
• 4.3.1 多分辨率分析的基本概念
• 4.3.2 尺度函数φ（t ） 和小波函数ψ（t ） 的性质
• 4.4 小波变换快速算法——Mallat 算法
• 4.5 小波包基本理论
• 4.5.1 小波包快速算法的分解与重构
• 4.5.2 最佳小波包的选择方法
• 4.6 提升小波变换
• 4.7 小波变换的应用
• 4.7.1 语音信号处理中的应用
• 4.7.2 图像数据压缩中的应用
• 4.7.3 机械故障检测中的应用
• 4.7.4 数字水印中的应用
• 4.7.5 遥感数据中的应用
• 4.8 本章小结
• 第5章 超宽带信号的Matlab 实现及小波变换处理
• 5.1 OFDM-UWB 信号的 Matlab 实现
• 5.2 DS-UWB 信号的Matlab 仿真
• 5.3 超宽带信号的小波变换处理
• 5.3.1 OFDM-UWB 信号的小波变换
• 5.3.2 DS-UWB 信号的小波变换
• 5.3.3 超宽带信号的小波变换与傅里叶变换的比较分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢