基于MATLAB的UWB通信系统抗干扰仿真研究

减小字体 增大字体 作者:叶 斌  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2009-08-16 12:22:11

关键词:超宽带;信噪比;误码率;抗干扰

摘要:UWB技术实现了对有限频率资源的充分再利用,但同时也不可避免的成为其它通信系统一种潜在的干扰源,与传统系统的共存性是UWB研究中的一个重要课题。该文首先建立了DS-UWB信号模型,对信号功率谱密度进行了理论推导,在给定仿真条件下,运行了仿真程序,得到了预期的仿真结果。同时,利用建立的仿真系统,研究了抑制正弦干扰性能与系统信噪比的关系,结果表明,提高信噪比,系统可以有效抑制正弦信号干扰。

1 引言
  
  超宽带技术又被称为脉冲无线发射技术,是指占用带宽大于中心频率的1/4 或带宽大于1. 5G的无线发射方案。该技术曾被广泛应用于雷达和遥感领域,作为商用无线通信技术目前正受到越来越多的关注。UWB技术既不同于传统的窄带无线传输技术,也不同于3G蜂窝通信中的扩频宽带技术,它不需载波,能直接调制脉冲信号,产生带宽高达几兆赫兹的窄脉冲波形。其带宽远远大于目前任何商业无线通信技术所占用的带宽。
  UWB 信号的宽频带、低功率谱密度的特性,决定了UWB无线传输技术具有以下优势:易于与现有的窄带系统(如全球定位系统( GPS) 、蜂窝通信系统、地面电视等)共用频段,大大提高了频谱利用率;易于实现多用户的短距离高速数据通信;对多径衰落具有鲁棒性。UWB与其他窄带系统共用频段,必然存在与其他系统间的相互干扰,对UWB信号的合理规范和设计是应用UWB技术的前提。FCC目前正致力于对UWB发射功率的限制规范,使UWB既能与其他系统共用频带又不至于对其他系统产生破坏性干扰。目前,UWB技术在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面的应用前景已得到了专业界的普遍认可。
  
  2 UWB无线传输系统模型
  
  UWB无线传输系统的基本模型如图1所示。
  可以看出,该模型与普通的数字通信系统具有明显差别,主要体现在UWB系统没有了射频调制模块,信道编解码也变得相当简单,所以整个系统非常简单,成本也很低。
  图2和图3则描述了一个跳时UWB系统(TH-UWB)的典型收、发机模型。
  在图2中,输入二进制数据流多路分解为约110Mbit/s的子数据流,每个数据子流由码率1/2卷积编码。然后这些数据流用来调制由脉冲产生器产生的时间偏移脉冲的相位(相当于BPSK)。同时时间偏移脉冲的相位也由伪随机序列调制。在该系统中利用了脉冲序列“不规则极性”性质来削减频谱的振幅,以在满足FCC的频谱要求的同时提高总发射功率。
  图3为接收机模型。在接收机中利用已知的训练序列用来获取定时信息,然后进行信道估计,以确定RAKE接收机和均衡器的系数。
  2.1 UWB信号模型
  UWB脉冲无线通信中常用的多址调制方式有跳时(Time-Hopping—简称TH)方式与直接序列相位编码(DSC)方式,信息数据调制可采用脉位调制(PPM)或极性调制方式。PPMTH-UWB信号可以表示为
  
  由(1)式与(2)式表达的UWB信号功率谱特征是以单脉冲()wt功率谱形为包络,内嵌频率间隔为1fT的梳状谱,数据与伪码调制将使梳状谱成为sinc(.)形状而平滑。
  图4是对应(1)式脉冲波形为高斯型的TH-UWB信号功率谱。显然,充分利用信号的功率谱分布特征,在限制的辐射功率下,适当选择单脉冲波形,脉冲重复间隔fT,以及数据与伪码速率,可以有效地降低对UWB使用地区业已存在的常规无线调制方式的干扰。不难看出,信号功率谱分布包络的影响是主要的。本文重点讨论单脉冲波形对正弦波的干扰性能。
  2.2 抑制正弦信号干扰的仿真模型
  通过Monte Carlo仿真,研究UWB系统在抑制正弦信号干扰方面的问题。待仿真的系统方框图如图5所示。
   用一个均匀随机数发生器(RNG)产生某个二进制信息符号序列,每个信息比特重复L次,L相应于每个信息比特的PN码片数。所得到的序列乘以PN序列,然后将高斯白噪声和形式为
  
  的正弦干扰加到这个乘积序列上。解调器完成与PN序列的互相关,并在构成每信息比特的L个信号样本上求和(积分)。相加器的输出再返馈给检测器,差错计数器计算出由检测器产生的差错数。
  2.3 仿真结果
  图6为该系统对抑制正弦信号干扰的仿真结果图,对于L=20,可以从图中看到在3种不同的正弦干扰幅值下所得到的结果。在这些仿真过程中,加性噪声的方差都保持不变,而在每次仿真运行中,所期望的信号电平都加权到能够实现所需的SNR。
  
  3 结束语
  
  UWB通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术,本文阐述了UWB通信的理论基础和实现方法,利用MATLAB提供的可视化工

[1] [2]  下一页

Tags:

作者:叶 斌
  • 好的评价 如果您觉得此文章好,就请您
      0%(0)
  • 差的评价 如果您觉得此文章差,就请您
      100%(1)

文章评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

   评论摘要(共 0 条,得分 0 分,平均 0 分) 查看完整评论