UWB通信系统的TH_PPM信号产生与接收处理.pdf.pdf

第25卷第3期桂林电子工业学院学报 , 2005年6月 JOURNALOFGUILINUNIVERSITYOFELECTRONICTECHNOLOGY Jun .2005 UWB 通信系统的TH -PPM 信号产生与接收处理 X 段吉海,郑继禹,仇洪冰,林基明(桂林电子工业学院通信与信息工程系,广西桂林 541004) 摘要: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。关键词:UWB ;TH -PPM ;VHDL ;PN 码中图分类号:TN911 文献标识码:A 文章编号:1001-7437(2005)03-20-05 引言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(UltraWideband, UWB )通信是一种全新的通信方式。它具有许多独特的优点,如低截获概率、保密性强、频带很宽以及有很强的抗多径干扰能力[1],易于基带信号的数字化处理和设备成本较低的特点。这些优势使UWB 通信成为了当今的研究热点之一。本文将主要针对TH-UWB通信方式进行研究, 介绍一种用于超宽带(UWB )通信系统的跳时(TH ) 脉位调制(PPM)信号的产生与接收处理方法,并对之进行了VHDL(甚高速硬件描述语言)设计、仿真和实验测试。 1 UWB通信系统的TH-PPM信号的产生一般来说,超宽带通信泛指具有非常大的功率带宽的无线通信。2002年2月美国联邦通信委员会(mission,FCC)发布了关于UWB信号的定义[2],即“-10dB功率点处的相对带宽大于20%或射频(RF )带宽大于500MHz 的信号”,即为UWB 信号。相对带宽: G= f h-f l (f h+f l)/2 (1) 式中,f h和f l分别是信号频谱在-10dB 功率点所对应的上、下频率点;(f h+f l)/2是信号的中心频率。文献[3,4]介绍了一种典型的TH-UWB通信系统的TH -PPM 信号产生模型,如图1所示,而第k 个用户的TH-UWB信号为: S (k) tr(t)=∑∞ j=-∞ w tr(t-jT f-c (k) jT c- Dd (k) [j/Ns ])(2) 式中,w tr(t )表示发送的高斯单周脉冲波形;k 表示多址通信系统中的第k个用户;{c (k) j}是第k个用户的 PN码序列;{d (k) [j/Ns ]}表示信息码序列;T c为PN码所控制的脉冲时延偏移单位;T f是无调制时的均匀高斯单周脉冲串的重复周期;D 为信息码控制的附加时延,当信息码为“1”时,有附加时延D ,当信息码为“0”时,无附加时延D;信息码的脉宽3 s=N sT f,信息速率为R s=1/T (2)式可知,TH-UWB信号中包括两种时延,即{c (k) j}T c和Dd (k) [j/Ns