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基于PSWF的多進(jìn)制PPM-UWB系統(tǒng)分析[圖]
[ 通信界 / 《無線電通信技術(shù)》2010年05期 / www.6611o.com / 2011/8/17 18:49:24 ]
 

橢圓球面波函數(shù)(Prolate Spheroidal Wave FunctiON,PSWF) 脈沖具有最佳時(shí)域能量*性和頻譜靈活可控性的特點(diǎn),被認(rèn)為是符合超寬帶(ultra-wideband,UWB) 系統(tǒng)要求的一種性能優(yōu)良的脈沖。首先給出了滿足FCC頻譜掩膜要求的UWB脈沖波形設(shè)計(jì)方法,并將該方法應(yīng)用于多進(jìn)制TH PPM超寬帶系統(tǒng)中。分析了多進(jìn)制TH PPM超寬帶系統(tǒng)原理,理論上推導(dǎo)了基于PSWF脈沖的多進(jìn)制PPM-UWB系統(tǒng)的符號(hào)差錯(cuò)率公式,并與高斯脈沖進(jìn)行比較。仿真結(jié)果表明,基于PSWF脈沖的UWB系統(tǒng)符號(hào)差錯(cuò)率性能要明顯優(yōu)于Gauss脈沖。

0 引言

UWB技術(shù)具有抗多徑干擾、數(shù)據(jù)傳輸速率高、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低和隱蔽性好等特點(diǎn),目前在短距離無線通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。脈沖波形設(shè)計(jì)技術(shù)是超寬帶通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。超寬帶系統(tǒng)中脈沖波形應(yīng)滿足FCC頻譜掩膜條件,并與窄帶系統(tǒng)有較好的共存性。PSWF由于具有高能量*性、雙正交特性和頻譜可控性,并可以根據(jù)頻譜模板的要求自適應(yīng)地設(shè)計(jì)波形,因而被認(rèn)為是符合UWB通信系統(tǒng)要求的一種性能較理想的脈沖。提高信息傳輸?shù)目煽啃院陀行允冀K是所有通信系統(tǒng)所追求的目標(biāo),誤碼性能是衡量一個(gè)通信系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)。在滿足FCC頻譜掩膜的前提下,將PSWF脈沖應(yīng)用于多進(jìn)制TH-PPM超寬帶系統(tǒng)中,并對(duì)該系統(tǒng)的抗噪聲和多址干擾性能進(jìn)行分析和研究,得到了符號(hào)差錯(cuò)率(symbol error ratio,SER) 的解析表達(dá)式,進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。

1 基于PSWF的UWB脈沖設(shè)計(jì)

Slepian和Pollack在文獻(xiàn)[4]中首次提出,頻域帶限且持續(xù)時(shí)間為一個(gè)碼元的時(shí)域能量*性最佳的信號(hào)形式是橢圓球面波函數(shù)。PSWF作為一種UWB脈沖,在波形設(shè)計(jì)層面上為解決系統(tǒng)干擾和實(shí)現(xiàn)頻譜兼容提供了一種新的途徑,因而被認(rèn)為是符合UWB系統(tǒng)要求的一種性能較理想的脈沖。用φ n(c,t)表示n階PSWF,其中,c=TsΩ,φ n(c,t) ∈【Ts/2,Ts/2】,Ω為函數(shù)的帶寬。PSWF函數(shù)的積分方程定義如下式:

基于PSWF的多進(jìn)制PPM-UWB系統(tǒng)分析

式中,λn(c)為該方程的特征值。

PSWF作為一種正交函數(shù),與其他正交函數(shù)不同的是,PSWF不僅是時(shí)間的函數(shù),同時(shí)還受時(shí)頻聯(lián)合參數(shù)c的控制。利用PSWF的這一特性,通過調(diào)整該脈沖函數(shù)的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)脈沖的頻譜搬移和帶寬控制。FCC頻譜掩膜要求如圖1所示,其中實(shí)線和虛線分別為室內(nèi)和室外頻譜模板。將頻譜掩膜等效為一個(gè)理想帶通濾波器,其上限和下限截止頻率分別為10.6GHz和3.1GHz。該理想帶通濾波器的沖激響應(yīng)h(t)為

基于PSWF的多進(jìn)制PPM-UWB系統(tǒng)分析

式中,fU=10.6GHz,fL=3.1GHz。將式(2) 代入式(1) ,并用文獻(xiàn)[5]中的Parr算法求解該方程得到φ (t)即為PSWF脈沖,該脈沖的功率譜密度如圖1所示。由圖1可見,該脈沖能較好地滿足FCC頻譜掩膜的要求。

基于PSWF的多進(jìn)制PPM-UWB系統(tǒng)分析
圖1 基于PSWF的UWB脈沖頻譜圖

 

作者:《無線電通信技術(shù)》2010年05期 合作媒體:《無線電通信技術(shù)》2010年05期 編輯:顧北

 

 

 
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