浅析超宽带调制技术研究及其应用毕业设计.docx
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浅析超宽带调制技术研究及其应用毕业设计
黑龙江信息技术职业学院
毕业设计(论文)任务书
题目:
浅析超宽带调制技术研究及其应用
一、原始依据:
UWB(UltraWideBand)是一种短距离的无线通信方式。
其传输距离通常在10m以内,使用1GHz以上带宽,通信速度可以达到几百Mbit/s以上。
UWB不采用载波,而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此,其所占的频谱范围很宽,适用于高速、近距离的无线个人通信。
FCC规定,UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz,最小工作频宽为500MHz。
超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面。
一个是传输带宽,另一个是采用不采用载波方式。
从传输带宽看,按照美国联邦通信委员会FCC的定义:
信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25%的为超宽带。
超宽带传输技术直接使用基带传输。
其传输方式是直接发送脉冲无线电信号,每秒可以发送数10亿个脉冲。
然而,这些脉冲的频域非常宽,可覆盖数Hz~数GHz。
由于UWB发射的载波功率比较小,频率范围很广,所以,UWB相对于传统的无线电波而言,相当于噪声,对传统的无线电波影响相当小。
UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。
二、参考文献
[1]TheodoreS.Rappaport.WirelessCommunicationsPrinciplesandPractice[M].北京:
电子工业出版社.1998,9
[2]祁玉生,邵世祥.现代移动通信系统[M].北京:
人民邮电出版社.1999,10
[3]张贤达,保铮.通信信号处理[M].北京:
国防工业出版社.2000,12
[4]祝宇辰,钱水春.无线电通信抗干扰技术[M].南京:
解放军通信工程学院.1983,10
[5]K.Simon,J.K.Omura,R.A.ScholtzandB.K.Levitt.SpreadSpectrumCommunicationsHandbook[M].北京:
人民邮电出版社.2002,8
[6]A.S.Tanenbaum著,熊贵喜,王小虎等译.计算机网络(第3版)[M].北京:
清华大学出版社.1998,7
[7]IvanStojmenovic′.HandbookofWirelessNetworksandMobileComputing[M].NewYork:
JohnWiley&Sons,Inc.,2002
[8]吕海寰,蔡剑铭,甘仲民等.卫星通信系统[M].北京:
人民邮电出版社.1994,4
一、设计(研究)内容和要求
1.掌握超宽带技术的基本内容
2.掌握超宽带的特点
3.了解超宽带与其它无线短距离通信的不同点
4.了解几种传输技术
5.了解超宽带传输技术的应用
指导教师(签字)
年月日
审题小组组长(签字)
年月日
黑龙江信息技术职业学院
毕业设计(论文)开题报告
课题名称
浅析超宽带调制技术研究及其应用
院系名称
通信工程系
专业名称
通信技术
学生姓名
李春雪
指导教师
王丽娜
一课题来源及意义
UWB系统结构实现比较简单,UWB发射器直接用脉冲小型激励天线,允许采用非常低廉的宽带发射器。
在接收端,不需要中频处理。
高速数据传输时,民用商品中,一般要求UWB信号的传输范围为10m以内,其传输速率可达到500Mbit/s以上。
UWB系统使用间隙的脉冲来发送数据,有很低的占空因数,系统耗电可以做到很低。
在高速通信时,系统的耗电量仅为几百μW~几十mW。
民用的UWB设备功率一般是传统移动电话功率的1/100左右,是蓝牙设备功率的1/20左右。
安全性方面,作为通信系统的物理层技术具有天然的安全性能。
由于UWB信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内,对一般通信系统,UWB信号相当于白噪声信号,并且在大多数情况下,UWB信号的功率谱密度低于自然的电子噪声,从电子噪声中难以检测出脉冲信号。
UWB比其它无线技术要简单得多,只需要以一种数学方式产生脉冲,并对脉冲调制,而这些电路都可以被集成到一个芯片上,可实现全数字化,大大降低了设备的成本。
UWB还具有多径分辨能力强、定位精确等特点。
二本课题研究的目标和内容
本文综合论述了超宽带UWB脉冲调制技术介绍UWB脉冲调制技术介绍,UWB的技术优势及不足,与其他技术的比较及UWB脉冲的应用。
最后介绍超宽带技术具有广阔应用前景和发展方向
三课题研究方法:
调查法、理论分析法
四课题进度安排:
2008年11月10日之前完成开题报告;
2008.11.10—15:
整理材料,编写大纲
2008.11.15—18:
编写论文,与导师交流
2008.11.15—18:
编写论文,与导师交流
2008.11.18—20:
让导师审批论文,改写论文
2008.12月论文定稿
五参考文献
[1]TheodoreS.Rappaport.WirelessCommunicationsPrinciplesandPractice[M].北京:
电子工业出版社.1998,9
[2]祁玉生,邵世祥.现代移动通信系统[M].北京:
人民邮电出版社.1999,10
[3]张贤达,保铮.通信信号处理[M].北京:
国防工业出版社.2000,12
[4]祝宇辰,钱水春.无线电通信抗干扰技术[M].南京:
解放军通信工程学院.1983,10
[5]A.S.Tanenbaum著,熊贵喜,王小虎等译.计算机网络[M].北京:
清华大学出版社.1998,7
[6]IvanStojmenovic′.HandbookofWirelessNetworksandMobileComputing[M].NewYork:
JohnWiley&Sons,Inc.,2002
[7]吕海寰,蔡剑铭,甘仲民等.卫星通信系统[M].北京:
人民邮电出版社.1994,4
[8]石昌贤,徐大雄,杜军.FATMA-时频多址协议及其性能分析[J].通信学报.1996,6
选题是否合适:
是□否□
课题能否实现:
能□不能□
指导教师(签字)
年月日
选题是否合适:
是□否□
课题能否实现:
能□不能□
审题小组组长(签字)
年月日
毕业论文指导教师评阅书
指导教师评语
成绩:
指导教师签字:
年月日
摘要
超宽带(UWB)原先是为美国军方开发的技术,它是一个无需特殊权限即可使用的通信系统,主管信息通信领域的联邦通信委员会(FCC)已经准许其进入民用。
一般说来,由于无线频率资源是有限的,可用的频率波段是根据《无线电法》分配给相应的无线系统的。
与之相对照的是,UWB使用超宽频率范围(3.1GHz-10.6GHz),可以使用与周围通信系统相同的频率,因为每个单位频率的输出水平都降低到了-41.3dBm/MHz,相当于消费电子产品的辐射噪音水平,对于原有无线系统来说,这是一个超低的水平。
自从可用频率范围扩展到GHz以来,通过认证的无线USB被寄予达到非常快的传输速度。
上世纪60年代已经出现了有关UWB的发射机和接收机的设计技术,同时UWB在通信和雷达中也得到了应用。
此后,UWB技术不断得到发展,到70年代,有关UWB在通信和雷达应用中的全部体系概念都已经建立起来,但对UWB这个名称的真正引入还是在上世纪80年代。
后来,到了90年代,因设备制造技术的进步,出现了第一个UWB商用系统,目前所做的工作都是对这一系统的具体实现,使得UWB的基本构成和具体细节及实现方法等都取得了一定的进展,进一步促进了UWB的实用化进程.
关键词:
UWB;脉冲通信;无线通信;多址接入
第一章绪论
当今社会,半导体技术与网络技术的不断发展,为无线通信的应用开辟了广阔的前景,诸如无线因特网、无线局域网、无线个人区域网(WPAN)等的广泛应用,都在潜移默化的改变着人们的工作与生活,推动者信息技术的进步。
近年来,随着Internet、多媒体和无线通信技术的发展,人们对实现高速率、高质量无线多媒体业务的需要越来越迫切,而WPAl}I越来越受到人们的重视。
实现WPAN)的技术有蓝牙(Bluetooth)技术、IrDA(InfraredDataAssociation),HomeRF以及超宽带技术。
其中,超宽带以其高传输速率和低成本、低功耗等特点受到业界瞩目,可以有效的解决企业、家庭公共场所等高速Internet接入的需求和越来越拥挤的频率资源分配的矛盾,因此,各国竞相开展了对超宽带技术的研究工作。
超宽带(UltraWideBand,UWB)通信,亦称为“脉冲无线电”,或“无载波、直接用基带信号传输的无线电”,是使用超带宽通过微弱的脉冲信号进行通信。
UWB与现有的无线技术有着显著的区别,它使用时域信号处理方式,不需要使用载波,而是利用纳秒或微秒,甚至是皮秒级的非正弦窄脉冲在极宽的频带范围内传输信号,速率可达每秒数十兆。
1.1超宽带的定义及特点
一超宽带的定义
“超宽带”技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术,它将会为无线局域网LAN和个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。
超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,它开发了一个具有对信道衰落不敏感;发射信号功率谱密度低,有低截获能力,系统复杂度低,能提供数厘米的定位精度等优点。
UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。
虽然超宽带的描述并不详细,它确实有助于将这项技术与传统的“窄带”系统分隔开,或者是更新的主要是指文献中描述的未来3G蜂窝技术的“宽带”系统。
关于超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别。
一是超宽带的带宽,在美国联邦通信委员会(FCC)所定义比中心频率高25%或者是大于1.5G赫兹。
很清楚,这一带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。
二是,超宽带典型的用于无载波应用方式。
传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率(RF)载波来传送信号,频率范围从基带到系统被允许使用的实际载波频率。
相反的,超宽带的实现方式是能够直接的调制一个大的激增和下降时间的“脉冲”,这样所产生的波形占据了几个GHz的带宽。
UWB无线通信技术与现有的无线通信技术有着本质的区别。
当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波,形象地说,这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时,水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动。
几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:
用某种调制方式将信号加载在连续的电波上。
与此相比,UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样,它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲。
UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲。
这些脉冲都是经过精确计时的,每个只有几个毫微秒长,脉冲可以覆盖非常广泛的区域。
脉冲的发送时间是根据一种复杂的编码而改变的,脉冲本身可以代表数字通信中的0,也可以代表1。
超宽带技术在无线通讯方面的创新性、利益性具有很大的潜力,在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面极大地提高了一般消费者和专业人员的适应性和满意度。
所以一些有眼光的工业界人士都在全力建立超宽带技术及其产品。
相信这一超宽带技术,不仅为低端用户所喜爱,而且在一些高端技术领域,如雷达跟踪、精确定位和无线通信方面具有广阔的前景。
从时域上讲,超宽带系统有别于传统的通信系统。
一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制,而UWB是利用起、落点的时域脉冲(几十ns)直接实现调制,超宽带的传
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- 关 键 词:
- 浅析 宽带 调制 技术研究 及其 应用 毕业设计