脉冲超宽带通信系统的天线和信号设计研究

论文摘要

本文研究了天线和脉冲对Ultra wideband(UWB)通信系统误码率的影响,以及UWB通信系统和Narrowband(NB)通信系统之间的相互干扰作用,并且提出了两种降低系统间相互干扰的信号设计方案。 首先,研究了天线和脉冲对Ultra wideband(UWB)通信系统误码率的影响。推导了UWB系统误码率的表达式,然后分析讨论了天线系统和脉冲对误码率的影响,最后用仿真实验验证了理论分析。研究表明,增大天线系统和脉冲对应的处理增益会降低UWB系统的误码率。而且,提高天线系统的传输效率或接收脉冲与模板脉冲之间的保真度会增大UWB系统的处理增益。 然后,研究了UWB信号对NB通信系统的干扰作用。推导了NB通信系统在UWB信号的干扰作用下的信噪比的表达式,然后分析讨论了UWB和NB信号参数对NB系统的信噪比的影响,最后用仿真实验验证了理论分析。研究表明,提高NB系统的传输速率或增大UWB信号在NB系统的工作频带内的功率谱密度会减小NB系统的信噪比,增大NB系统的误码率。 然后,研究了NB信号对UWB通信系统的干扰作用。首先推导了UWB通信系统在NB信号的干扰作用下的信噪比的表达式,然后分析讨论了UWB和NB信号参数对UWB系统信嗓比的影响,最后用仿真实验验证了理论分析。研究表明,提高UWB系统的传输速率或增大UWB信号在NB信号的工作频带内的功率谱密度会减小UWB系统的信噪比,增大UWB系统的误码率。 最后,提出了两种降低NB系统和UWB系统间相互干扰的信号设计方案。第一种方案提出了一种灵活地降低系统间相互干扰的TH码和信号设计方法,第二种方案提出了与TH码无关地降低系统间相互干扰的信号设计方法。仿真实验证明,这两种方案能够灵活有效地降低UWB系统和NB系统间的相互干扰。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 UWB技术的发展历史
• 1.3 两种主要的UWB协议标准
• 1.4 UWB通信系统的优点和应用
• 1.5 UWB通信技术的研究现状
• 1.6 本文的研究内容与组织结构
• 第2章 天线和脉冲对 UWB通信系统的误码率的影响
• 2.1 引言
• 2.2 UWB天线系统的模型
• 2.3 信号、噪声、接收机的模型
• 2.4 理论推导
• 2.5 分析讨论
• 2.6 仿真实验验证
• 2.7 本章小结
• 第3章 TH-UWB信号对 NB通信系统的干扰作用的理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 信号与噪声的模型
• 3.3 NB接收机的模型
• 3.4 理论推导
• 3.5 分析讨论
• 3.6 仿真实验验证
• 3.7 本章小结
• U（t）的功率谱密度的推导'>附录1 r_U（t）的功率谱密度的推导
• U（t）和n₂（t）的功率谱密度的推导'>附录2 z_U（t）和n₂（t）的功率谱密度的推导
• U²）和E（N_x²）的表达式的推导'>附录3 E（X_U²）和E（N_x²）的表达式的推导
• 第4章 NB信号对 TH-UWB通信系统的干扰作用的理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 信号、干扰、噪声的模型
• 4.3 UWB接收机的模型
• 4.4 理论推导
• 4.5 分析讨论
• 4.6 仿真实验验证
• 4.7 本章小结
• N（t）的功率谱密度的推导'>附录1 r_N（t）的功率谱密度的推导
• J²）和 E（N_Y²）的表达式的推导'>附录2 E（Y_J²）和 E（N_Y²）的表达式的推导
• 第5章 一种灵活地降低 UWB系统和 NB系统之间相互干扰的 TH码和信号设计
• 5.1 引言
• 5.2 TH码和信号设计
• 5.3 仿真实验验证
• 5.4 本章小结
• 第6章 与 TH码无关的降低 UWB系统和 NB系统之间相互干扰的信号设计
• 6.1 引言
• 6.2 信号设计方案
• 6.3 仿真实验验证
• 6.4 本章小结
• 第7章 结束语
• 7.1 本文的主要工作和主要结论
• 7.2 未来工作设想
• 参考文献
• 作者攻读博士学位期间发表和投稿的文章
• 致谢