基于电磁频谱工程的超宽带脉冲波形设计

基于电磁频谱工程的超宽带脉冲波形设计

论文摘要

超宽带(UWB)技术是无线电技术的革命性进展,具有传输速率高、功耗小、抗多径能力强等优点,被广泛应用于军事、民用的各个领域。无线电通信管理有两个原则:新的无线电技术不得对已有的无线系统造成有害干扰;受到干扰的系统要能忍受无线电台的各种干扰。由于UWB占用的频带较宽,使得UWB系统与共享频段内的其它窄带通信系统间相互干扰。目前使二者兼容的解决方法大多集中在UWB系统的脉冲波形设计,使其满足FCC制定的辐射掩蔽要求。文中将利用遗传算法来优化高斯组合脉冲。现代无线通信系统的频谱资源由无线电管理机构,采用静态频带分配原则进行分配,使得频谱短缺。FCC指出问题的根源不是频谱的真正缺乏,而是目前采用的频带分配原则使得频带利用率较低。由于认知无线电技术(CR)是一种智能的动态频谱分配方法,具有频谱感知性能,能够提高频谱利用的灵活性,改善频谱共享。因此将CR引入UWB系统,并对认知超宽带(CUWB)系统进行脉冲波形设计。本文的主要研究内容和所取得的成果如下:1.文中以高斯各阶导函数脉冲为基函数,进行线性组合得到新的脉冲,并利用遗传算法来优化脉冲形成向量、权向量、脉冲形成向量和权向量。与单个高斯脉冲相比,得到的脉冲可以携带更多的能量,能更加逼近FCC制定的辐射掩蔽要求。2.采用近似扁长椭球波函数(APSWF)脉冲进行脉冲波形设计。APSWF脉冲在时域和频域都是有限的,通过一个理想带通能将其调制到任意频段。根据CR感知到的空闲频段和窄带所用的频率,将空闲频段分成几个窄带,选择适当时宽和带宽的APSWF脉冲,设定理想带通的上、下限截止频率,将调制后的几个脉冲求和,即可得到满足要求的波形。该脉冲波形在窄带频率处有一个凹槽,该凹槽的深度可以通过变化时宽和带宽来进行调整。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 超宽带通信概述
  • 1.1.1 UWB的概念
  • 1.1.2 UWB的特点
  • 1.1.3 UWB信号的产生
  • 1.2 认知无线电与超宽带的结合
  • 1.2.1 认知无线电的提出
  • 1.2.2 认知无线电的性能
  • 1.2.3 认知无线电与超宽带的结合
  • 1.3 UWB系统电磁兼容
  • 1.4 课题的提出及意义
  • 1.5 国内外研究现状
  • 1.6 主要研究内容
  • 第2章 高斯脉冲及辐射掩蔽
  • 2.1 高斯导函数脉冲波形
  • 2.1.1 脉冲形成因子
  • 2.1.2 微分阶次
  • 2.2 辐射掩蔽
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 遗传算法
  • 3.1 遗传算法的构成
  • 3.2 遗传算法的特点
  • 3.3 遗传算法优化问题的一般框架
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 基于高斯脉冲和遗传算法的UWB波形设计
  • 4.1 线性组合脉冲
  • 4.2 遗传算法优化组合脉冲
  • 4.2.1 遗传算法优化脉冲形成向量
  • 4.2.2 遗传算法优化权向量
  • 4.2.3 同时优化权向量和脉冲形成向量
  • 4.3 仿真结果及分析
  • 4.3.1 仿真实验一
  • 4.3.2 仿真实验二
  • 4.3.3 仿真实验三
  • 4.3.4 仿真实验四
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 认知超宽带系统脉冲设计
  • 5.1 动态频谱管理
  • 5.2 基于APSWF的认知超宽带脉冲设计
  • 5.2.1 常规设计方法
  • 5.2.2 PSWF函数
  • 5.2.3 APSWF函数
  • 5.2.4 基于APSWF的脉冲波形设计
  • 5.3 仿真结果及分析
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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