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为承载信息的离散数据符号序列;T为数据符号持续时间;g(t)为时域成形波形。通信系统的工作频段、信号带宽、辐射谱密度、带外辐射、传输性能、实现复杂度等诸多因素都取决于g(t)的设计。对于UWB通信系统,成形信号g(t)的带宽必须大于500MHz,且信号能量应集中于31GHz~106GHz频段。早期的UWB系统采用纳秒亚纳秒级无载波高斯单周脉冲,信号频谱
f集中于2GHz以下。FCC对UWB的重新定义和频谱资源分配对信号成形提出了新的要求,信号成形方案必需进行调整。近年来,出现了许多行之有效的方法。31高斯单周脉冲高斯单周脉冲即高斯脉冲的各阶导数,是最具代表性的无载波脉冲。各阶脉冲波形均可由高斯一阶导数通过逐次求导得到。随着脉冲信号阶数的增加,过零点数逐渐增加,信号中心频率向高频移动,但信号的带宽无明显变化,相对带宽逐渐下降。早期UWB系统采用1阶、2阶脉冲,信号频率成分从直流延续到2GHz。图3为典型的2
s高斯单周脉冲。
32载波调制的成形技术原理上讲,只要信号10dB带宽大于500MHz即可满足UWB要求。因此,传统的用于有载波通信系统的信号成形方案均可移植到UWB系统中。此时,超宽带信号设计转化为低通脉冲设计,通过载波调制可以将信号频谱在频率轴上灵活地搬移。有载波的成形脉冲可表示为:w(t)p(t)cos(2πfct)(0≤t≤Tp)(4)
其中,p(t)为持续时间为Tp的基带脉冲;fc为载波频率,即信号中心频率。若基带脉冲p(t)的频谱为P(f),则最终成形脉冲的频谱为:可见,成形脉冲的频谱取决于基带脉冲p(t)只要使p,(t)的10dB带宽大于250MHz,即可满足UWB设计要求。通过调整载波频率fc可以使信号频谱在31GHz~106GHz范围内灵活移动。若结合跳频(FH)技术,则可以方便地构成跳频多址(FHMA)系统。在许多IEEE802153a标准提案中采用了这种脉冲成形技术。图4为典型的有载波修正余弦脉冲,中心频率为335GHz,10dB带宽为525MHz。
f33Hermite正交脉冲Hermite脉冲是一类最早被提出用于高速UWB通信系统的正交脉冲成形方法。结合多进制脉冲调制可以有效地提高系统传输速率。这类脉冲波形是由Hermite多项式导出的。这种脉冲成形方法的特点在于:能量集中于低频,各阶波形频谱相差大,需借助载波搬移频谱方可满足FCC要求。34PSWF正交脉冲PSWF脉冲是一类近似的“时限带限”信号,在带限信号分析中有非常理想的效果。与Hermite脉冲相比,PSWF脉冲可以直接根据目标频段和带宽要求进行设计,不需要复杂的载波调制进r
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