序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇通信工程論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

研究生專業英語教學應該突出專業和英語的結合，英語作為工具為專業服務。通過前幾年的教學實踐，重慶理工大學“信息與通信工程”研究生專業英語教學主要暴露出以下幾方面的問題。1）教學重點不突出：研究生英語過度強調專業詞匯的掌握、英語長句的翻譯，具體表現在采用陳舊范文式的教學。2）教學方式單一化：基本上采用傳統的課堂上教學，以教師為主、研究生為輔，采取一問一答的形式，最終導致研究生學習興趣和欲望較低，普遍反映收獲不大。3）教材內容的固定化：“信息與通信工程”學科發展日新月異，新技術層出不窮，固定的教材內容完全不能反映出這種變化的趨勢，也不利用拓展其專業知識面。4）師資隊伍薄弱：考慮該課程對英語的要求較高，基本上都安排一位有海外經歷的教師來授課，但每個研究生的研究方向不盡相同，教師的專業知識面不能完全滿足研究生的多樣化需求。5）僵化的考核形式：研究生的考核采用閉卷形式，單一化的考核方式不能反映研究生的口語和英語交流能力，也有違將英語作為工具服務于科學研究的宗旨。

二突出服務專業教育的教學思路

教學內容上選擇電子科學與技術、信息與通信工程及其相關領域的專業基礎知識，教學中訓練研究生的朗讀與準確翻譯原文的能力，從矯正專業詞匯的發音、糾正翻譯中的錯誤著手，通過大量的科技論文分析來讓研究生擴大專業詞匯量，提高聽、說、讀、譯的能力，達到提高準確理解與閱讀英文原版教材與參考文獻的實際能力，達到學以致用的教學目的。與時俱進的專業英語教學內容研究生專業英語教學中使用的教學資料注重科學性、知識性、規范化和時間性，相關教學資料直接取自國際知名大學的信息與通信專業系列教材的部分內容和科技論文，參考教材如下。1）RahatAliKhanLangah.(2012)PerformanceAnalysisofCooperativeCommunicationProtocols:CooperativeCommunicationsinWirelessNetwork.Pub:LAPLAMBERTAcademicPublishing.（部分內容節選）2）B.P.Lathi.(2010)ModernDigitalandAnalogCommunication(4thEdition).Pub:OxfordUniversityPress.（部分內容節選）3）DaleWheat.(2012)BuildingYourOwnElectronicsLab:AGuidetoSettingUpYourOwnGadgetWorkshop.Pub:ApressL.P..（部分內容節選）4）Chi-TsongChen.(2012)LinearSystemTheoryandDesign.Pub:OxfordUniversityPress.（部分內容節選）信息與通信工程專業英語課程教學團隊現有6人，教師隊伍全部具有博士學位（2人具有海外經歷，所有成員均從事信息與通信類專業科研與教學），課堂教學分為6講（每講含4學時），研究生專題講座（6學時），共計30學時。其內容與安排：1）科技文獻翻譯理論與方法；2）現代數字信號處理及系統專題；3）現代通信技術前沿專題；4）計算機通信網絡前沿專題；5）英語科技文獻寫作基礎知識；6）英語科技精讀及案例分析；7）研究生專題講解，結合專業方向，按照presention的方式做出英文的PPT，并利用投影儀在課堂上作3～5分鐘的英文演講，并相互提問。面向應用的專業英語教學英文科技論文寫作是進行國際學術交流和研究必需的技能，本課程教學的一個重要內容是英語科技論文的精讀和寫作，它始終貫穿于教學實踐活動中。英語科技論文的精讀和寫作教學包括以下內容。1）分析英語科技文獻的框架結構。以具體SCI檢索英語論文為例，分析英語科技論文的結構，從而引出論文的一般結構IMRaD形式（Introduction，MaterialsandMethods，Results，andDiscussion）；通過課題討論的形式，組織研討IMRaD結構的邏輯性分別與問題（why、what、how）之間是如何相互體現的？2）研討如何豐富論文框架中的內容？以劍橋大學愛席比教授提出的“概念圖”為手段，以論文題目為向導，自我思考和回答論文的創新點，根據IMRaD的結構確定基本的段落主題，提出各種組織論文的方法，探討如何準備好所需的支撐材料（理論分析與實驗數據）。3）研討具體的寫作技巧講解，包含題目、摘要、引言和結果等部分如何寫作，如敘述有關現象或普遍事實多使用現在時，引言中是否有足夠的篇幅對論點和問題進行說明，來表示它們的重要性。

三研究生唱主角的課堂翻轉變

研究生只是作為被動的受教育客體為參與教育過程的主體，充分調動研究生參與的積極性、主動性和創造性，變單純由教師講授的“一言堂”為和諧交際式的“多言堂”。主要通過以下方式促成改變。1）在每講當中，就是大約講授三分之二的時間，在授課過程中穿插提問和討論，其余時間留給有相關研究方向的研究生作專題報告，并且參考文獻必須來自于IEEE的SCI檢索論文（學校已購IEEE數據庫）。這無形當中要求研究生將課后的功課做足，充分調動研究生參與課堂的積極性。2）借簽國際會議形式，研究生事先粘貼論文海報，使研究生之間提前熟悉報告內容，每個研究生做3～5分鐘的presentation，即研究報告進展，報告后進入提問環節。在模擬國際會議期間，要求全程英語交流，該部分成績計入總成績。

四創新考核方式

篇(2)

課程教學計劃改革最主要特色是校企聯合制定教學計劃。單片機課程的教學目標是使學生較完整地掌握單片機系統的硬件設計和軟件設計。將工程實際需要與原有教學計劃結合起來制定校企結合模式下的教學計劃。即將工程實際與該課程的理論知識和生產實踐有效地結合起來，在教學過程中重點培養學生的實踐動手能力，解決實踐工程問題的主動思考的能力。并通過實踐，使學生掌握的知識能更好地與企業的要求接軌。根據不同的企業需求，上述教學目標也必須進行適當的調整，同時由系部教研室和企業共同協商，制定可行的教學大綱和教學計劃改革方案。[5]根據以單片機系統研發和滿足行業企業的需求為前提，提出的通信工程專業“單片機原理與應用”課程校企共建教學模式是，以學生能力培養和工程素養為主線，以企業真實項目的實現全過程為教育教學背景，以與行業企業共建教學環境為條件，教、工、學相結合的共享型資源建設為手段，在原有傳統教學模式基礎上，共調整出的12個課時（以往“單片機原理與應用”課程總教學時數為40課時）。利用調整出的12個課時，結合該領的最新技術和應用、發展現狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩定度試驗儀三個企業實踐項目，三個企業實踐項目各安排4個課時。《單片機原理及應用》課程的分配安排由原來課內講課32課時+校內實驗8課時，整合后變成課內講課24課時+校內實驗4課時+企業實踐12課時。相應的學分比重由原來的2.5分調整為3分。理論課教材選用李建忠主編的《單片機原理與應用》第二版。該教材為高等職業教育規劃教材，論述清楚、實例豐富、通俗易懂。實訓教材選用我系教師自行編寫的單片機實訓教程，該教程兼顧單片機實訓室設備條件和企業要求，針對性強，便于學生實際操作。

1.師資力量改革。除了增強我校單片機原理與應用原有理論課和實驗課授課教師外，從合作企業中的優秀技術人才中，經挑選了4名實踐教學工程師，作為工程實踐教學授課教師，大大加強了師資力量。校內教師承擔單片機原理與應用課程中24課時的校內教學任務。另外一部分師資是由來自企業專業技師、工程師作為實踐教學的校外授課與指導老師，并承擔企業實踐教學的12學時教學。學生分為5人一組，跟隨老師頂崗實習，學習各種工程設計與系統調試技能。

2.課程教學內容整合。在改革教學模式的同時，圍繞通信工程專業與計算機相關課程教學模塊中典型單片機應用題目，凝練教學大綱，調整教學內容。首先對于“單片機原理與應用”、“微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程教學內容中重復出現的許多知識點進行適當的刪除，將“單片機原理與應用”“、微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程作為一個整體教學模塊來編寫各個課程的教學大綱，目的是去除各門課程之間冗余的教學內容，達到將各門課程內容的調整融合。例如，二進制數的概念和基本運算在“微機原理與接口技術”課程中有比較深入的研究和應用。因此，精簡或刪除了“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程中二進制數的概念和基本運算教學內容，重點研究二進制數運算的應用及相關程序設計。又比如“微機原理與接口技術”課程中講解的CPU中各種寄存器工作原理及應用的教學內容，在“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程中會重新出現，那么就可以簡化在“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程教學中有關寄存器工作原理的教學內容，重點講授在單片機或DSP系統中寄存器的特點及應用，尤其是其在不同項目中的靈活運用，從而從本質上了解和掌握通信工程專業計算機類課程教學內容。利用調整出的12個課時，結合該領的最新技術和應用，發展現狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩定度試驗儀三個企業實踐項目，三個企業實踐項目各安排4個課時。去除各門課程之間冗余的教學內容，也為了解計算機領域的最新技術應用、發展現狀和前景提供了教學空間和時間，為增加與之相關的單片機工程實踐項目實踐內容提供了教學空間和時間，提高了學生對“單片機原理與應用”“、微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程相關理論的理解，促進了其對上述三門課程在本專業工程實踐需求的理解程度。教和學雙方面將計算機類課程構建成為一個有機的整體，又各有分工和特色。[6]

二、課程改革考核方式的改變

主要的考核方式還是采用閉卷考試方式，成績的比例有所調整，平時成績由原來占30%變成調整后的45%，相應的卷面成績由原來的70%變成55%。平時成績中作業占20%和平時考勤占20%不變，實驗由原來占50%變成調整后的校內實驗占20%，企業實踐占40%。卷面考試和校內實驗考試與改革之前一樣，學生通過進入企業親自動手完成三個單片機項目，企業實踐的考核在學生完成這三個項目的學習之后，通過抽簽來考核其中的一個項目作為企業實踐的成績，最后按比例算入總成績。《單片機原理及應用》實驗課程的總評成績根據試驗完成情況、實驗報告、出勤等三個方面綜合評定考核。按總成績滿分100分進行考核，分為課前準備、實驗過程、實驗報告、實踐考核四個實驗考核部分，各個考核部分占總成績的百分比如表1。

三“、校企結合”實踐實施方式

采取任務驅動的教學方式開展教、學、練、做一體化的理論講授和技能訓練。這種教學理念對《單片機原理及應用》的教學有一定的促進作用，但是驅動任務是由教師提供給學生的，沒有回答任務的本來根源從何而來的問題，所以，只在一定程度上解決知識傳授和技能培養的問題。校企結合的教學模式下，學生可以在進入企業任務實施的過程中將所學知識運用到實踐中，發現并提出問題，逐步學會自己提出解決問題的方法和路線，也就是自己提出任務驅動。顯然，較之一般化的任務驅動教學模式，校企結合教學模式可以更進一步，任務由自己發現、提出，由自己運用解決問題。學生可以更深刻體會所學知識點與具體實踐之間的特殊關系，由實踐促進知識點的深入理解，使得自身對知識的理解和掌握獲得升華。當然，在這個過程中離不開作為實踐導師現場工程技術人員的指導，從而達到舉一反三、靈活運用知識的最終目的。研究設計的“校企結合”實踐實施方式包括項目描述、項目預設計和項目實施三個主要步驟。

1.項目描述。每個實踐項目開始時，首先由指導教師介紹項目內容，組織學生多方位、角度討論項目內容。通過討論使學生清楚了解實踐目的，學生知道該做什么，逐步知道為什么做。

2.項目預設計。根據項目設計的任務要求，先確定設計的硬件電路方案，在老師的指導下讀懂硬件電路圖，進行分組，每組負責項目中的不同模塊。要求教師們必須引導學生對每個步驟進行思考和實踐，這樣可以較大地調動學生學習單片機的興趣，培養學生硬件電路設計能力，形成電路設計和程序設計思想。

3.項目實施。學生分組進行項目實施，教師負責統籌管理規劃模塊做成構架，并分析探討及模塊工作流程，提出最佳工作流程及方案。給予學生思路、給予學生結論的教學方式轉變為學生自己發現問題、自己解決問題、自己得出結論的教學方式。在確定硬件的基礎上，要進行軟件的總體設計，包括軟件主流程的設計以及各子程序的設計，同時，要寫出詳細的操作說明，如時間的調整方法、顯示窗口的時間切換等，以配合軟件的設計。培養學生程序設計能力。然后進入硬件的調試及編程工作，設計組內的同學可根據任務分工，有調試硬件各功能，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進行整體程序的編制的，各模塊的編制過程中要注意資源的銜接。培養學生單片機產品綜合設計開發能力。最后進機調試，各組之間聯機調試的原則也要采用分步走的原則，各個模塊要逐步套入，通過一個再增加一項功能，從而達到設計的總體要求。最后寫出設計報告。實驗報告中，應該包括實驗名稱、實驗的目的、完成實驗所需的設備、實驗的思路、電路圖、程序、實驗中遇到問題的解決過程、實驗結束后的思考等多個內容。培養學生溝通與表達能力，形成計算機技術應用工程所必需的基本職業素養。

四、課程改革實施成效

篇(3)

超寬帶（UWB，Ultra Wide Band）無線技術在無線電通信、雷達、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領域具有廣闊的應用前景，因此被認為是未來幾年電信熱門技術之一。1990年，美國國防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無線通信開始得到美國軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國FCC通過了超寬帶技術的商用許可，超寬帶無線通信在民用領域開始受到普遍關注。目前“超寬帶”的定義只是針對信號頻譜的相對帶寬（或絕對帶寬）而言，沒有界定的時域波形特征。因此，有多種方式產生超寬帶信號。其中，最典型的方法是利用納秒級的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來實現[1]。

超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產生、調制解調、信號隱蔽性、系統處理增益等方面，具有獨特的優勢，尤其是能夠在密集的多徑環境下實現高速傳輸。由于脈沖持續時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無線通信調制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調制技術，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調制技術的優缺點，性能的好壞，并進行動態的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調制方式，從而得出正確的結論，細致的研究超寬帶無線通信中的調制技術。

關鍵字：超寬帶 調制方式 PPM調制 PAM調制 OFDM調制

2 概述

2.1 總述

近幾年來，超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術領域極大的重視。超寬帶通信技術以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優點成為短距離無線通信極具競爭力和發展前景的技術之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ，fL ，fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現有的無線電系統比較，在花費更小的制造成本的條件下，能夠做到更高的數據傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ，同時具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內) 。

2.2 UWB基本原理

發射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統的方法是發射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電，因為它不像傳統通信系統中使用正弦波把信號調制到更高的載頻上，而是用基帶信號直接驅動天線輸出的[6];由信息數據對脈沖進行調制，同時，為了形成所產生信號的頻譜而用偽隨即序列對數據符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調制技術就是超寬帶的兩大關鍵所在。

2.2.1 脈沖信號

從本質上講，產生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術的前提條件。目前產生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法，基本原理是利用光導開關導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿，所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外，由于光導開關是采用集成方法制成的，可以獲得很好的一致性，因此是最有發展前景的一種方法。②電子方法，利用微波雙極性晶體管雪崩特性，在雪崩導通瞬間，電流呈“雪崩”式迅速增長，從而獲得具有陡峭前沿的波形，成形后得到極短脈沖。在電路設計中，采用多個晶體管串行級聯，使用并行同步觸發的方式，加快了雪崩過程，從而達到進一步降低脈沖寬度的目的[7]。

沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖，典型的單周期高斯脈沖的時域和頻域數學模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ，重復周期為25～1000ns ，具有很寬的頻譜，如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖，由于時域中信號的周期性造成了頻譜的離散化，周期性的單脈沖序列頻譜中出現了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構成干擾，通過數據信息和偽隨機碼來進行編碼P調制，改變脈沖與脈沖間的時間間隔，可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調制技術

超寬帶系統中信息數據對脈沖的調制方法可以有多種。脈沖位置調制( PPM) 和脈沖幅度調制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調制方式。通常UWB信號模型為:

(2-3)

其中，w ( t) 表示發送的單周期脈沖， dj ， tj 分別表示單脈沖的幅度和時延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數據的傳輸脈沖幅度的調制技術。在PAM調制系統中，一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸的數據。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調制使傳輸數據在{ - 1 ， + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復頻率，都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統所能達到的吞吐量和傳輸距離，可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]

采用脈沖幅度調制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]

(2-4)

其中， dj 是信息序列， Tf 是脈沖重復周期。根據dj 的不同取值， 可將PAM調制方式分為以下三種:

（1） OOK(發送數據為1 ，UWB 信號的幅度為1 ;發送數據為0 ，UWB 信號的幅度為0) ;

（2）PPAM(發送數據為1 ，UWB 信號的幅度為β1 ;發送數據為0 ，UWB 信號的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發送數據為1 ，UWB 信號的幅度為1 ;發送數據為0 ，UWB 信號的幅度為- 1) 。

對于這三種方式，在超寬帶的PAM調制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調制(PPM) 又稱時間調制(TM) ，是用每個脈沖出現的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統經常使用的一種調制方法，相對其它調制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關接收機來接收檢測信號，而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:

(2-5)

其中， dj 取0 或1 ，δ為調制因子， 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數量級。當發送數據為1 時脈沖就會相應滯后一個時延δ。

圖2-2 給出了上述四種調制方法的信號波形圖，對這四種調制方式給出了一個比較直觀的描述。

除了這些對脈沖的調制方法外，用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數據符號進行編碼以得到所產生信號的頻譜時，根據編碼的不同即擴頻和多址技術不同，超寬帶系統又被分為跳時的超寬帶系統(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(MC - UWB) 等[9]。

圖2-2 　不同調制方式的信號波形[4]

2.3 UWB 技術特點

由于UWB 與傳統通信系統相比，工作原理迥異，因此UWB 具有如下傳統通信系統無法比擬的技術特點[4]:

(1)系統容量大。香農公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出，帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應，這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。超寬帶無線電系統用戶數量大大高于3G系統。

(2)高速的數據傳輸。UWB 系統使用上GHz 的超寬頻帶，根據香農信道容量公式，即使把發送信號功率密度控制得很低，也可以實現高的信息速率。一般情況下，其最大數據傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率，窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊，很容易分離出多徑分量，所以能充分利用發射信號的能量。實驗表明，對常規無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環境，UWB 信號的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬，能量密度非常低，因此信息傳輸安全性高。另一方面，由于能量密度低，UWB 設備對于其他設備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，可在室內和地下進行精確定位，而GPS 定位系統只能工作在GPS 定位衛星的可視范圍之內。與GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置， 其定位精度可達厘米級。

(6)抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發送每個比特所用的脈沖數。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ，具有比其它擴頻系統高得多的處理增益，抗干擾能力強。一般來說，UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。

(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統接收機沒有本振、功放、鎖相環( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等， 因而結構簡單，設備成本將很低。由于UWB 信號無需載波，而是使用間歇的脈沖來發送數據，脈沖持續時間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns之間，有很低的占空因數，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統只需要50～70mW 的電源，是藍牙技術的十分之一[10]。盡管如此，UWB 在技術上面臨一定的挑戰， 還有諸多技術的問題有待研究解決，比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點，建立信道模型，解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術;研究新的調制技術，進一步降低收發結構的復雜度等。

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2.4 UWB發射機和接收機組成框圖

2.4.1 UWB發射機組成框圖

UWB發射機直接發送納秒級脈沖來傳輸數據而不需使用載波電路。所以，UWB發射機比現有的無線發射設備要簡單得多。TH-UWB發射機組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發射機組成框圖

調制后的數據與偽碼產生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產生的時延控制脈沖信號發生器的發送時刻，脈沖信號發生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產生電路的一個關鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。

2.4.2 UWB接收機組成框圖

TH-UWB接收機采用相關接收方式，接收機框圖如圖4所示。圖4中虛線內的部分是相關器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。

接收機與發射機類似，兩者的區別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調數據，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關器正確解調出數據。

圖2-4 UWB接收機組成框圖

2.5 UWB 技術的應用前景

UWB 系統在很低的功率譜密度的情況下，UWB具有巨大的數據傳輸速率優勢，最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率，使UWB 同其它短距離無線通信系統的技術優勢非常明顯，如表1 所示。現有的各種無線解決方案(例如802. 11 ，Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ，UWB 則在10m 左右的范圍之內打破了這一限制，UWB 的應用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆，通信因而變得更為方便[6]。

2.6 結束語

無線通信已經迅速滲入我們的生活當中，對容量不斷增長的要求需要一種不對現有的通信系統造成影響的新的無線通信方案，超寬帶脈沖無線電系統正好滿足了這一要求。UWB 技術對于無線短距離的高速數據通信是非常有競爭力的，隨著研究的深入，憑借多方面的優勢，它將在很多領域占有一席之地。特別是短距離傳輸的后3G領域，UWB 將有廣闊的發展空間[8]。

表1 　幾種短距離無線通信比較

家庭和辦公室互連

筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網網關

無線電視、DVD ， 高速因特網網關

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語言的概述

MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應用各領域的分析設計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應科技專業人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數課程時，發現應用其他高級語言編程極為不便，便構思并開發了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統，經過在該大學進行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎發展而成的一種開放型程序設計語言，其基本的數據單元是一個維數不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據數值計算問題的復雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發公司，專門擴展并改進MATLAB。

為了準確地把一個控制系統的復雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標在模型窗口上畫出所需的控制系統模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復雜系統的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現，更使得MATLAB的控制系統的仿真與其在CAD中的應用打開了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語言的特點

MATLAB語言有以下特點。

(1) 起點高

每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優勢得到了充分的體現。

(2) 人機界面適合科技人員

MATLAB的語言規則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數無需定義。MATLAB不必有階數定義，輸入數據的行列數就決定了它的階數。鍵入算式立即得到結果，無需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執行，若有錯誤也立即做出反應，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調試的工作量。

(3) 強大而簡易的做圖功能

能根據輸入數據自動確定坐標繪圖，能規定多種坐標系，（極坐標系、對數坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設置不同顏色、線型、視角等。如果數據齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調試。

(5) 功能豐富，可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和專業擴展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數和超越方程的求解、數據處理和傅立葉變換及數值積分等等。可以充分滿足大學理工科學生的計算需要。

擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或實現某一類的新算法。現在已經有控制系統、信號處理、圖像處理、系統辨識、模糊集合、神經元網絡及小波分析等工具箱，并且向公式推導、系統仿真和實時運行等領域發展。

MATLAB的核心內容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。

對所提出的仿真系統給出詳細定義，明確系統中的模塊、系統構成、模塊之間的相互關系，系統的輸入輸出、邊界條件以及系統的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。

根據仿真系統分析的結果，確定系統中的參數、變量及其互之間的關系，并以數學形式將這些關系描述出來，從而構成仿真系統的數學模型。數學建模是系統仿真中最關鍵的一步，所建立的數學模型必須盡可能準確地反映所關心的真實系統的特性，而又不能過于復雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據求解問題的要求，在模型的近似程度與復雜程度之間折中。電子與通信系統的數學模型通常以方框圖形式或數學方程形式來表達。

根據建立的數學模型所需要的數據元素，收集與模型系統有關的數據。根據數學模型建立系統的計算機仿真模型，收集數據，確定其中各子模塊的結構，輸入輸出接口，輸入輸出的數據表達形式，數據的存儲方式等。然后編制相應的程序流程，用MATLAB語言實現。

仿真模型驗證的目的是確定計算機仿真模型是否準確表達了數學模型。仿真模型驗證通常的方法是將數學模型的解析結果（或理論結果）與仿真所得到的數值結果相比較來完成的；或通過已知的系統輸入輸出結果，對比在相同條件下的系統仿真結果來驗證仿真模型的正確性。

篇(4)

超寬帶（UWB,Ultra Wide Band）無線技術在無線電通信、雷達、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領域具有廣闊的應用前景，因此被認為是未來幾年電信熱門技術之一。1990年，美國國防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無線通信開始得到美國軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國FCC通過了超寬帶技術的商用許可，超寬帶無線通信在民用領域開始受到普遍關注。目前“超寬帶”的定義只是針對信號頻譜的相對帶寬（或絕對帶寬）而言，沒有界定的時域波形特征。因此，有多種方式產生超寬帶信號。其中，最典型的方法是利用納秒級的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來實現[1]。

超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產生、調制解調、信號隱蔽性、系統處理增益等方面，具有獨特的優勢，尤其是能夠在密集的多徑環境下實現高速傳輸。由于脈沖持續時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無線通信調制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調制技術，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調制技術的優缺點，性能的好壞，并進行動態的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調制方式，從而得出正確的結論，細致的研究超寬帶無線通信中的調制技術。

關鍵字：超寬帶 調制方式 PPM調制 PAM調制 OFDM調制

2 概述

2.1 總述

近幾年來,超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術領域極大的重視。超寬帶通信技術以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優點成為短距離無線通信極具競爭力和發展前景的技術之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現有的無線電系統比較,在花費更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數據傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內) 。

2.2 UWB基本原理

發射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統的方法是發射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電,因為它不像傳統通信系統中使用正弦波把信號調制到更高的載頻上,而是用基帶信號直接驅動天線輸出的[6];由信息數據對脈沖進行調制,同時,為了形成所產生信號的頻譜而用偽隨即序列對數據符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調制技術就是超寬帶的兩大關鍵所在。

2.2.1 脈沖信號

從本質上講,產生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術的前提條件。目前產生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導開關導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外,由于光導開關是采用集成方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發展前景的一種方法。②電子方法,利用微波雙極性晶體管雪崩特性,在雪崩導通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長,從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設計中,采用多個晶體管串行級聯,使用并行同步觸發的方式,加快了雪崩過程,從而達到進一步降低脈沖寬度的目的[7]。

沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖,典型的單周期高斯脈沖的時域和頻域數學模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ,重復周期為25～1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖,由于時域中信號的周期性造成了頻譜的離散化,周期性的單脈沖序列頻譜中出現了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構成干擾,通過數據信息和偽隨機碼來進行編碼P調制,改變脈沖與脈沖間的時間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調制技術

超寬帶系統中信息數據對脈沖的調制方法可以有多種。脈沖位置調制( PPM) 和脈沖幅度調制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調制方式。通常UWB信號模型為:

(2-3)

其中,w ( t) 表示發送的單周期脈沖, dj , tj 分別表示單脈沖的幅度和時延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數據的傳輸脈沖幅度的調制技術。在PAM調制系統中,一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸的數據。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調制使傳輸數據在{ - 1 , + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復頻率,都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統所能達到的吞吐量和傳輸距離,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]

采用脈沖幅度調制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]

(2-4)

其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復周期。根據dj 的不同取值, 可將PAM調制方式分為以下三種:

（1） OOK(發送數據為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發送數據為0 ,UWB 信號的幅度為0) ;

（2）PPAM(發送數據為1 ,UWB 信號的幅度為β1 ;發送數據為0 ,UWB 信號的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發送數據為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發送數據為0 ,UWB 信號的幅度為- 1) 。

對于這三種方式,在超寬帶的PAM調制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調制(PPM) 又稱時間調制(TM) ,是用每個脈沖出現的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統經常使用的一種調制方法,相對其它調制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關接收機來接收檢測信號,而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:

(2-5)

其中, dj 取0 或1 ,δ為調制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數量級。當發送數據為1 時脈沖就會相應滯后一個時延δ。

圖2-2 給出了上述四種調制方法的信號波形圖,對這四種調制方式給出了一個比較直觀的描述。

除了這些對脈沖的調制方法外,用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數據符號進行編碼以得到所產生信號的頻譜時,根據編碼的不同即擴頻和多址技術不同,超寬帶系統又被分為跳時的超寬帶系統(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(MC - UWB) 等[9]。

圖2-2 　不同調制方式的信號波形[4]

2.3 UWB 技術特點

由于UWB 與傳統通信系統相比,工作原理迥異,因此UWB 具有如下傳統通信系統無法比擬的技術特點[4]:

(1)系統容量大。香農公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應,這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。超寬帶無線電系統用戶數量大大高于3G系統。

(2)高速的數據傳輸。UWB 系統使用上GHz 的超寬頻帶,根據香農信道容量公式,即使把發送信號功率密度控制得很低,也可以實現高的信息速率。一般情況下,其最大數據傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發射信號的能量。實驗表明,對常規無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環境,UWB 信號的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 設備對于其他設備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,可在室內和地下進行精確定位,而GPS 定位系統只能工作在GPS 定位衛星的可視范圍之內。與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置, 其定位精度可達厘米級。

(6)抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發送每個比特所用的脈沖數。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ,具有比其它擴頻系統高得多的處理增益,抗干擾能力強。一般來說,UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。

(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統接收機沒有本振、功放、鎖相環( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結構簡單,設備成本將很低。由于UWB 信號無需載波,而是使用間歇的脈沖來發送數據,脈沖持續時間很短,一般在0. 20ns～1. 5ns之間,有很低的占空因數,所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統只需要50～70mW 的電源,是藍牙技術的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術上面臨一定的挑戰, 還有諸多技術的問題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點,建立信道模型,解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術;研究新的調制技術,進一步降低收發結構的復雜度等。

2.4 UWB發射機和接收機組成框圖

2.4.1 UWB發射機組成框圖

UWB發射機直接發送納秒級脈沖來傳輸數據而不需使用載波電路。所以，UWB發射機比現有的無線發射設備要簡單得多。TH-UWB發射機組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發射機組成框圖

調制后的數據與偽碼產生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產生的時延控制脈沖信號發生器的發送時刻，脈沖信號發生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產生電路的一個關鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。

2.4.2 UWB接收機組成框圖

TH-UWB接收機采用相關接收方式，接收機框圖如圖4所示。圖4中虛線內的部分是相關器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。

接收機與發射機類似，兩者的區別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調數據，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關器正確解調出數據。

圖2-4 UWB接收機組成框圖

2.5 UWB 技術的應用前景

UWB 系統在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數據傳輸速率優勢,最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無線通信系統的技術優勢非常明顯,如表1 所示。現有的各種無線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內打破了這一限制,UWB 的應用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆,通信因而變得更為方便[6]。

2.6 結束語

無線通信已經迅速滲入我們的生活當中,對容量不斷增長的要求需要一種不對現有的通信系統造成影響的新的無線通信方案,超寬帶脈沖無線電系統正好滿足了這一要求。UWB 技術對于無線短距離的高速數據通信是非常有競爭力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優勢,它將在很多領域占有一席之地。特別是短距離傳輸的后3G領域,UWB 將有廣闊的發展空間[8]。

表1 　幾種短距離無線通信比較

IEEE802. 11a

Bluetooth

UWB

工作頻率

2. 4GHz

2. 402～2. 48GHz

3. 1～10. 6GHz

傳輸速率

54Mbps

小于1Mbps

大于480Mbps

通信距離

10m～100m

10m

小于10m

發射功率

1 瓦以上

1 毫瓦～100毫瓦

1 毫瓦以下

容量空間

80kbps/m2

30kbps/m2

1000kbps/m2

應用范圍

無線局域網

家庭和辦公室互連

近距離多媒體

終端類型

筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網網關

筆記本、移動電話、掌上電腦、移動設備

無線電視、DVD , 高速因特網網關

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語言的概述

MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應用各領域的分析設計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應科技專業人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數課程時，發現應用其他高級語言編程極為不便，便構思并開發了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統，經過在該大學進行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎發展而成的一種開放型程序設計語言，其基本的數據單元是一個維數不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據數值計算問題的復雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發公司，專門擴展并改進MATLAB。

為了準確地把一個控制系統的復雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標在模型窗口上畫出所需的控制系統模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復雜系統的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現，更使得MATLAB的控制系統的仿真與其在CAD中的應用打開了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語言的特點

MATLAB語言有以下特點。

(1) 起點高

每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優勢得到了充分的體現。

(2) 人機界面適合科技人員

MATLAB的語言規則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數無需定義。MATLAB不必有階數定義，輸入數據的行列數就決定了它的階數。鍵入算式立即得到結果，無需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執行，若有錯誤也立即做出反應，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調試的工作量。

(3) 強大而簡易的做圖功能

能根據輸入數據自動確定坐標繪圖，能規定多種坐標系，（極坐標系、對數坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設置不同顏色、線型、視角等。如果數據齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調試。

(5) 功能豐富，可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和專業擴展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數和超越方程的求解、數據處理和傅立葉變換及數值積分等等。可以充分滿足大學理工科學生的計算需要。

擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或實現某一類的新算法。現在已經有控制系統、信號處理、圖像處理、系統辨識、模糊集合、神經元網絡及小波分析等工具箱，并且向公式推導、系統仿真和實時運行等領域發展。

MATLAB的核心內容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。

對所提出的仿真系統給出詳細定義，明確系統中的模塊、系統構成、模塊之間的相互關系，系統的輸入輸出、邊界條件以及系統的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。

根據仿真系統分析的結果，確定系統中的參數、變量及其互之間的關系，并以數學形式將這些關系描述出來，從而構成仿真系統的數學模型。數學建模是系統仿真中最關鍵的一步，所建立的數學模型必須盡可能準確地反映所關心的真實系統的特性，而又不能過于復雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據求解問題的要求，在模型的近似程度與復雜程度之間折中。電子與通信系統的數學模型通常以方框圖形式或數學方程形式來表達。

根據建立的數學模型所需要的數據元素，收集與模型系統有關的數據。根據數學模型建立系統的計算機仿真模型，收集數據，確定其中各子模塊的結構，輸入輸出接口，輸入輸出的數據表達形式，數據的存儲方式等。然后編制相應的程序流程，用MATLAB語言實現。

仿真模型驗證的目的是確定計算機仿真模型是否準確表達了數學模型。仿真模型驗證通常的方法是將數學模型的解析結果（或理論結果）與仿真所得到的數值結果相比較來完成的；或通過已知的系統輸入輸出結果，對比在相同條件下的系統仿真結果來驗證仿真模型的正確性。

根據仿真試驗設計的方案，讓計算機執行計算，并在執行計算的過程中了解仿真模型對于各種不同輸入信號以及不同參數和仿真機制下的輸出，得出試驗數據，從而預測系統在實際環境中的運行情況。

對仿真模型的運行階段所產生的數據進行分析，其目的是從運行階段所產生的數據中找出系統運行規律，對仿真系統的性能做出評價，為系統方案的最終決策提供輔助支持。對仿真結果進行分析，對仿真數據的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。

4 超寬帶無線的調制技術

發射超寬帶（UWB）信號最常用和最傳統的方法是發射時域上很短的脈沖。這種傳輸技術稱為“沖激無線電”（Impulse Radio,簡寫為IR）。信息數據符號對脈沖進行調制，其調制方式可以有多種。脈沖位置調制（PPM）和脈沖幅度調制（PAM）是最常用的兩種調制方式。除了要對脈沖進行調制外，為了形成所產生的信號的頻譜，還要用偽隨機碼或偽隨機噪聲（PN）對數據符號進行編碼。一般是，編碼后的數據符號引起脈沖在時間軸上的偏移，這就是所謂的跳時超寬帶（TH-UWB，Time-Hopping UWB）。直接序列擴譜（DS-SS）就是編碼后的數據符號對基本脈沖的幅度進行調制，這在沖激無線電（IR）中被稱為直接序列超寬帶（DS-UWB，Direct-Sequence UWB），這種調制方式似乎非常有吸引力[1]。

對于超寬帶信號，也可以通過很高的數據速率來產生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對帶寬或最小帶寬在整個傳輸過程中得到滿足，那么，靠發射高速率數據而不是窄脈沖所產生的具有UWB射頻帶寬的系統，就不應該被排除在UWB系統之外。諸如正交頻分復用（OFDM），在數據速率適當的情況下也可產生UWB信號。因此，OFDM也是一種超寬帶的調制方式。

本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調制方式。

4.1 PPM-TH-UWB 調制方式

4.1.1 跳時超寬帶信號的產生

在結合了二進制PPM的TH-UWB(二進制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號的產生可以系統地描述如下(參見圖4-1描繪的發射鏈路) [1]。

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-1 PPM-TH-UWB信號的發射方案

給定待發射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率Rb=1/Tb (b/s)，圖4-1中的第一個模塊使每個比特重復Ns次，產生一個二進制序列：

(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=

(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a

新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。這個模塊引入了冗余，其實是一種被稱為重復碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術語上稱為信道編碼。

第二個模塊是傳輸編碼器，就是應用整數值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產生一個新序列d，序列d的一般元素表達式如下：

dj=cjTc+aj （4-1）

式中,Tc和 是常量，對所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts，通常 <Tc。

這里的d是一個實數值序列，而a是二進制序列，c是整數值序列.現在我們遵循最常用的方法，假定c是企業界隨機碼序列，它的元素cj是整數，且滿足

0 cj Nh-1。 碼序列c可能為周期序列，其周期表示為Np。兩種特殊情況值得討論。第一種,碼是非周期的，即 ；第二種是Np=Ns，這是最常用的一種，這時的編碼周期與二進制碼重復的次數相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發射信號的頻譜形成雙重角色[1]。

實數值序列d輸入到第三個模塊，即PPM調制模塊，產生了一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時間軸上的位置為 ，因此脈沖位置在jTs基礎上偏移了dj，脈沖的發生時間也可表示為( )。注意是碼序列對c信號引入了TH位移，也正因為此，c被稱為TH碼。還要注意一點就是由PPM調制引起的位移 ，通常比TH碼引起的位移cjTc小得多，即： ，cj=0除外。Tc稱為碼片時間(chip time)。

最后一個模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。

以上所有系統級聯以后的輸出信號 可表示如下：

(4-2)

比特間隔或比特持續時間，也即用于傳輸一個比特的時間Tb，可表示為：Tb=NsTs。在式(4-2)中，cjTc定義了脈沖的隨機性或者說是相對于Ts整數倍時刻的抖動。如果用隨機TH抖動 來表示由TH編碼cjTc引起的時間上的位移，并假定 在0和 之間分布，則可得到：

(4-3)

正如前面提到的， 通常遠大于 。這兩個量的整體效果是產生一個分布在0和 之間的時間隨機位移量，用 表示這個時間隨機位移，可得發射信號的如下表達式：

(4-4)

更一般性地概括式(4-2)所表示的信號，其思想是：對于信息比特“0”和“1”，可以發射兩個不同的脈沖波形 和 來分別表示。上面分析的PPM調制的例子，引入了 這個時間位移量，它的值根據它所代表的比特而有所不同，其實是上述思想的特殊例子，其中的 是 位移以后的波形。一種更一般的表達式：

(4-5)

當將 設置為- 時，式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結合，即PAM-TH-UWB模型[1]。

4.1.2 PPM-TH-UWB的發射鏈路 系統模型如圖4-2所示

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-2 PPM-TH-UWB 發射器的系統模型

圖4-2中的第一個模塊表示二進制源。這個模塊的輸出是發射到物理信道的二進制流。第二個模塊表示重復碼編碼器。二進制流的每一個比特都被重復次。第三個模塊仿真TH編碼和二進PPM。這里考慮偽隨機TH碼。最后一個模塊是脈沖形成。這個模塊的沖激響應表示要發射的UWB信號的基本脈沖波形[1]。

4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結果及其分析

圖（4-3）顯示了參數設置如下時所產生的UWB信號

以dBm為單位的平均發射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產生的比特數numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應持續時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。

Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,

Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,

dPPM=0.5e-9

由圖4-3中可以看到輸出序列的前五個脈沖在其對應時隙的中間位置，而后五個脈沖則在其對應時隙的起始位置。

圖4-3 PPM-TH-UWB 發射機產生的信號

圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜

由圖4-4可以看出，TH編碼和PPM調制都對幅度譜的高斯形狀產生扭曲。PPM-TH-UWB信號的幅度譜將完全包含在無TH編碼和無PPM調制的幅度譜包絡中，這是因為以同樣的形狀和同樣的平均功率傳輸等間隔脈沖的結果。

4.2 PAM-DS-UWB調制方式

4.2.1 直接序列超寬帶信號的產生

直接序列擴譜（DS-SS）是一種著名的數字調制方式。這里，我們先回顧DS-SS的基本原理，并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。

具有UWB特性的信號可以通過下面的過程產生：首先，用偽隨機碼或二進制PN碼序列對要發射的二進制進行編碼；其次，對一串窄脈沖進行幅度調制。這一過程可以看做是目前使用DS-SS系統的一種極端方式，此時脈沖在時域上是具有典型時間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠遠小于切普間隔，很容易得到DS-SS-UWB的解析表達式。在傳統的DS-SS系統中，RF發射信號是對載波進行幅度調制后得到的，通常使用二進制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中，如果沒有專門的要求，這一過程可省略。[1]

更詳細地，上述信號可以通過如下過程產生（見圖所示發射鏈路）。

SHAPE \* MERGEFORMAT 圖4-5 PAM-DS-UWB 信號的發射方案

假定待發射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率為Rb=1/Tb (b/s)，圖4-5中的第一個系統將每個比特重復Ns次，得到序列：(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*，其速率為Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。與TH方式相似，系統引入的冗余相當于一個參數為(Ns,1)的重復碼編碼器。

第二個系統將a*序列轉換成只含有正值和負值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，轉換公式為：( ).

發射編碼器將一個由 1組成、周期為Np的二進制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，產生一個新序列d=a·c，其組成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns，更具一般性的假定是Np等于Ns的整數倍。注意，序列d的元素值為 1，這一點與序列a相同，其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。

序列d進入第三個系統——PAM調制器，產生一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts （脈沖/s）的單位脈沖（Dirac脈沖 ）序列，其位置在jTs處[6]。

調制器輸出的信號進入沖洲響應為p(t)的脈沖形成濾波器。在傳統的DS-SS系統中，沖激響應p(t)是持續時間為Ts的矩形脈沖。而在DS-UWB系統中，與TH方式相似，p(t)是持續時間遠小于Ts的脈沖。

以上系統級聯后的輸出信號可以表示為

(4-6)

注意，與TH方式相似，比特間隔或比特持續時間，即傳輸一個比特所用的時間是Tb=NsTs。

輸出的波形顯然是一個PAM波形。很容易知道，由于沒有時移而且脈沖以規則的時間間隔出現，計算式(4-6)所示信號的PSD要比計算式(4-2)所示信號的PSD更容易。

上述方式的一種變形是使用PPM調制器代替PAM調制器，得到的信號可表示為：

(4-7)

注意到在式(4-7)中，由于碼的偽隨機特性，編碼會起到白化頻譜的作用。

4.2.2 PAM-DS-UWB 發射鏈路 其系統模型如圖4-6所示.

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-6 PAM-DS-UWB 發射機系統模型

圖4-6中的前兩個模塊分別表示二進制源和重復碼編碼器。第三個模塊是在重復碼編碼器的輸出端實現DS編碼和二進制PAM調制。我們考慮偽隨機DS碼，分配給一般用戶的是長度為NP的二進制碼序列。最后一個模塊是脈沖形成器[1]。

4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結果及其分析

圖4- 7 由PAM-DS-UWB發射機產生的信號

圖（4-7）顯示了參數設置如下時所產生的UWB信號

以dBm為單位的平均發射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產生的比特數numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應持續時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。

Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,

Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,

tau=0.25e-9,

這個信號由兩組脈沖序列組成，每組包含10個脈沖，每組映射信息源的一個比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個脈沖與第一組的10個脈沖在極性上是相反的。

圖4-8 PAM-DS-UWB的幅度譜

由圖4-8可以看出，幅度譜的包絡具有基本脈沖的傅氏變換的形狀，即高斯形狀。且Np（信號每比特發射脈沖數）值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。

4.3 OFDM調制技術

4．3．1 概述

多頻帶（MB）方式與本章前兩節分析研究的IR原理不同。根據2002年，FCC公布的UWB定義，帶寬超過500MHz的信號都是UWB信號。因此，按照FCC規定的頻帶范圍3.1~10.6GHz，將此7.5 GHz的帶寬分割成最小帶寬為500MHz的若干個頻帶。為了盡量減小同窄帶通信系統的相互干擾，UWB采用較小的功率，于是UWB信號對于窄帶通信系統來說相當于熱噪聲，并不被窄帶通信系統的接收機檢測到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。

在每個子頻帶內可以使用不同的數據調制類型，并不一定要用IR方式，正確的頻譜帶寬可以通過合適的比特速率實現。應用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復用（OFDM）。

4．3．2 多頻段OFDM-UWB信號產生

一個已調的OFDM信號由調制在不同載波頻率 上的同個并行發射的信號組成。這些載波等間隔地位于頻域上，其間隔為 。OFDM調制器輸入的二進制序列每K比特編為一組，以產生具有N個符號的數據塊{ }，這里假定 是L個可能的取值中的一個，K=N1bL。最后，每個符號調制一個不同的載波。為了并行傳輸數據塊的N個符號，不同的調制載波信號在頻率上必須正交[8]。

所有調制器使用相同的矩形波，其持續時間為T：

（4-8）

如果符號 在星座圖中的點用 表示，OFDM信號中有N個符號的數據塊的表達式如下[1]：

（4-9）

而相應的復包絡是

（4-10）

其中 ，S（t）是周期為T0的周期函數。

式（4-9）中OFDM信號的數字變換相當于傳輸式（4-10）中復數包絡的抽樣值，也就是說傳輸序列可表示如下：

（4-11）

tc是抽樣周期。

仿真OFDM調制信號，考慮的是OFDM各個載波使用QPSK調制的情況。仿真整個發射鏈路，產生式（4-9）的信號。

4．3．3 OFDM仿真結果及其分析 要發射的總比特數numbits； 調制信號的中心頻率fp； 抽樣頻率fc； 每個符號在其相應載波上的傳輸時間T0； 循環前綴的持續時間TP；保護間隔時間TG， 矩形脈沖響應的幅度為A， OFDM系統的子載波數N。

(1) numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;

TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;

圖4-9 OFDM-UWB信號

圖4-10 OFDM-UWB幅度譜

圖4-10中的幅度譜由子載波的幅度譜疊加而成。

(2)numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;

TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;

圖4-11 OFDM-UWB信號圖

圖4-11 OFDM-UWB信號幅度譜

對比以上兩圖，可以看出，在同樣的時間里為了傳輸更多的符號，是以增加帶寬為代價的，也就是增加子載波的數量。

4.4 總結

通過一系列的仿真,我們可以得出以下結論:PAM、PPM兩種調制方法主要是為了進行信息數據符號對脈沖的調制，而信號中的偽隨機TH碼和DS碼主要是為了產生信號的頻譜，使信號的功率譜密度在采用偽隨機碼調制后變得更加平滑，不能干擾到其它已經存在的窄帶系統[9]。

OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過頻率的合理選擇，能夠同現存的窄帶系統和開放頻段的通信系統具有很好的共存性，同傳統的超寬帶系統相比有很大的優勢[11]。

5 性能分析及應用前景

5.1 脈位調制(PPM)和脈幅調制(PAM)

脈位調制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數據信息的調制方式。按照采用的離散數據符號的狀態數可以分為二進制PPM(2PPM)和多進制(MPPM)。在這種調制方式中，一個脈沖重復周期內脈沖可能出現的位置有2個或M個，脈沖位置與符號狀態一一對應。根據相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關系，又可分為部分重疊的PPM和正交PPM（OPPM）。在部分重疊的PPM中，為保證系統傳輸可靠性，通常選擇相鄰脈位互為脈沖自相關函數的負峰值點，從而使相鄰符號的歐氏距離最大化。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機利用相關器在相應位置進行相干檢測。鑒于UWB系統的復雜度和功率限制，實際應用中，常用的調制方式為2PPM或2OPPM[3]。

PPM的優點在于：它僅需要根據數據符號控制脈沖位置，不需要進行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復雜度實現調制與解調。因此，PPM是UWB系統廣泛采用的調制方式。但是，由于PPM信號為單極性，其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對此超寬帶信號的幅度譜仿真也證明了這一點。如果不對這些譜線進行抑制，將很難滿足FCC對輻射譜的要求[10]。

脈幅調制（PAM）是數據通信系統最為常用的調制方式之一。在UWB系統中，考慮到實現復雜度和功率有效性，不宜采用多進制PAM（MPAM）。UWB系統常用的PAM有兩種方式：開關鍵控（OOK）和二進制相移鍵控（BPSK）。前者可以采用非相干檢測降低接收機復雜度，而后者采用相干檢測可以更好地保證傳輸可靠性[3]。

當發射能量相同時，使用二進制PAM調制的信號可以比使用二進制PPM調制的信號獲得更好的性能。

5.2 OFDM調制

OFDM有很多優點：能夠提供較大的系統容量，具有較強的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴散能力，適應多徑和移動信道傳播條件，能夠適應不同設計需求，靈活分配數據容量和功率，可提供靈活的高速和變速綜合數據傳輸可以實現較高的安全傳輸性能，允許數據在復數的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術的良好性能使得它在無線通信系統中得到了廣泛的應用[12]。

OFDM技術是將頻道資源分成若干個子信道，每個子信帶再采用一定的調制技術，提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結合使用，將會有性能更好的調制技術出現。

5.3 UWB的應用前景

超寬帶技術在通信、雷達和無線定位等領域都將有廣闊的應用前景。近年來，人們對超寬帶技術深入的研究使超寬帶技術在系統理論、功率放大器、脈沖的產生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進步，尤其是在超寬帶無線產生領域的技術進步，使超寬帶通信成為無線網絡的重要組成部分成為可能。

相對于傳統的窄帶無線通信系統，超寬帶無線產生系統具有諸多優點和潛力，使超寬帶無線產生成為中短距無線網絡的理想接入技術。根據產生速率不同，擠兌超寬帶無線傳輸系統也具有不同的特點和應用領域。

利用超寬帶技術可以提供高數據率傳輸的能力與定位功能，可以設計依賴定位信息優化網絡資源管理的WPAN或WLAN，并應用于多媒體傳輸、計算機通信和家庭娛樂等領域。

利用脈沖超寬帶信號對障礙物的良好穿透特性與精確測距功能，可以設計既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無線通信與定位系統。該系統包括傳輸距離遠（通信速率低）、頒布式移動定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點。因而可以廣泛用于傳感器網絡、消防、公共安全、庫存盤點、人員監護與救生等重要領域。利用超寬帶脈沖信號低截獲概率、保密性高和體積小的優點，該系統還可以應用與偵察、情報收集、傷員救護、武器制導等軍事領域[8]。

超寬帶信號具有很低的輻射功率，而這樣的輻射功率分布在某些方面GHz的頻率范圍內，功率譜密度極低，類似白噪聲頻譜，具有低干擾、低截獲概率特性；同時由于使用窄脈沖為信號載體并采用跳時擴頻，接收端必須已知發射端擴頻碼的條件下才能解調出發射數據來，加上它對多徑干擾具有很好的魯棒特性，非常適合在軍事保密通信的應用。非常低的輻射功率可以避免過量的電磁波對人體的傷害[7]。

結論

超寬帶無線通信技術是目前發展的熱門技術。它以其自身的優點，被研究人員廣泛關注。超寬帶無線電技術大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調制傳輸的方式兩大類。脈沖傳輸的特點是把信息調制在離散脈沖信號上發射，而帶通載波調制傳輸的特點則是把信息調制在正弦載波上發射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術的經典超寬帶無線電通信系統為基礎進行研究的。

為了更好地了解超寬帶通信系統，本文先概括地介紹了超寬帶無線通信的基礎知識。接著將仿真的基本工具MATLAB的使用說明簡單介紹。然后，重點介紹超寬帶通信的調制方式，主要包括對TH-PPM、DS-PAM和OFDM調制方式的介紹，并通過仿真圖像加以對比，說明調制方式的優缺點。

常采用不同的調制方案，對系統傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對它們進行分析比較，對系統調制信號的設計具有一定的參考意義。通常，在一個通信系統中，應用何種調制方式不僅要看調制方式本身性能，還要根據系統總的設計加以考慮。

參考文獻

[1]葛利嘉，朱林，袁曉芳，陳幫富，超寬帶無線電基礎，電子工業出版社，2005，1~110

[2]葛利嘉，曾凡鑫，劉郁林，岳光榮，超寬帶無線通信，國防工業出版社，2005，76~107

[3]常遠，UWB無線通信系統信號產生和調制技術的研究，哈爾濱工程大學優秀碩士論文，2006

[4]朱慧，蘇銳，超寬帶技術概述，信息技術，2006

[5]武海斌，超寬帶無線通信技術的研究，無線電工程，2003

[6]徐征，UWB超寬帶無線通信技術，中國電力教育2006年研究綜述與論壇專刊，2006

[7]張新躍，沈樹群，UWB超寬帶無線通信技術及其發展前景，數據通信，2004

[8]張在琛，畢光國，超寬帶無線通信技術及其應用，技術視點，2004

[9]牛?模?禾危??澩?尷咄ㄐ畔低車牡髦品絞窖芯浚?繾又柿浚?004

[10]邵懷宗，李玉柏，彭啟琮，馬永，時間脈沖位置調制的超寬帶無線通信，系統工程與電子技術，2003

[11] Jeffrey H.Miller,”Why UWB? A Review of Ultrawideband Technology”, NETEX

篇(5)

（1）在國家安全領域，通信工程技術以衛星監測的形式實現了對我國領土、領海和領空等重點要害防區的實時監控，以監控攝像視頻的形式實現了對城市主干道、重點路口、居民區、涉錢、類公司等的實時監控，一旦發現異常情況即可利用各類通信傳媒進行全民通告。

（2）在航空航天領域，通信工程技術為載人火箭、宇宙飛船等航天設備的成功發射升空、完成宇宙探測使命提供基礎通信技術保障，監其飛行軌道和運行狀態，提高各類飛行器的動作精確度，實時攝錄飛行實況景象，采集、傳輸特定高度、速度、時空環境下的宇宙數據，提高我國航天科研領域的創新發展。

二、通信工程行業的發展前景

1.通信工程行業的未來發展方向

據相關科研資料顯示，我國通信工程在未來發展過程中，一方面將運用光通信技術、云電技術和無線寬帶網絡技術實現全國全城無線戰略，擺脫空間距離的溝通限制，徹底改變人們的通信體驗；一方面將與生態環保理念相結合，降低通信工程在生產和消費上的環保成本，加大通信工程技術與生態環保科研成果的密切結合，結合國民經濟各領域的行業發展現狀，設立以生態通信理念為主導的綜合類通信工程技術項目，讓通信工程更好地服務于當代社會的同時，也要更好地造福于子孫后代。

2.通信工程行業未來發展的人才保證

通信工程行業的綜合性較強，屬于服務面廣、跨學科、寬口徑的學科門類，因此在人才培養標準上，一方面要著眼于學術人才培養，加強對通信網絡和通信系統相關技術理論的學習掌握和創新，一方面要著眼于應用人才培養，加強對通信工程行業在國民經濟領域中涉及的技術研發、產品設計、設備制造和終端應用等各個環節的學習掌握和創新。以此滿足我國通信工程行業向縱深方向發展對高端技術人才的需要[2]。

三、結論

篇(6)

管理心理學是一門研究在組織管理活動中人們的行為以及心理活動的學科，管理心理學綜合了心理學和管理學，管理心理學是以組織管理活動中的人為研究對象，以新烈血為研究較多，對組織活動中的群體以及個人的行為和心理活動的規律進行研究。管理心理學理論在現代通信企業人力資源管理中的應用主要表現在以下幾個方面：

（一）管理心理學理論在通信工程企業選材方面的應用1.崗位設計。通信工程企業的崗位分析是進行員工選拔、薪酬設計、培訓、績效考核以及職業生涯規劃的基礎，通過崗位分析，能夠解決兩方面的問題：其一，獲得員工的準確信息，即了解崗位任職要求，包括員工的個性、心理、知識結構、認知水平、行為舉止等；其二。獲得工作的準確信息，即了解工作的條件、工作的環境以及工作的職責等，通過將管理心理學應用在通信工程企業的崗位設計中，能夠將員工的技能、經驗、認知水平、成就、價值觀、個性等素質納入其中，根據管理心理學的基本原則，進行綜合的分析，盡可能的做到崗位職能和心理特征最佳的匹配。2.員工的甄選與配置。實現將優秀的員工配置到相應的崗位，是通信工程企業人力資源管理的重要任務，一個企業在甄選員工時，應該應用管理心理學理論，充分的掌握員工的價值觀、性格、氣質、感情以及認知等心理特征，并通過一定的測試手段準確的掌握員工的綜合素質，因此，通信工程企業在甄選員工時，應該以管理心理學理論為指導，通過不同的測試甄選員工，將其配置到相應的崗位上，實現人力資源的最優化管理。

(二)管理心理學理論在通信工程企業用才方面的應用1.崗位適應。通信工程企業員工所在的崗位，應該根據員工的工作能力、個性特征以及綜合的技術水平，并且對相應崗位上的員工進行溝通，對員工進行相應的培訓工作，由于人的可塑性很強，通過培訓，能夠使員工能夠更加適應崗位。2.提升工作的激勵作用。通信工程企業的激勵因素和員工的工作積極性具有密切的聯系，并且一定激勵的因素，能夠激發員工的主動性。因此企業應該用工作擴大化、工作豐富化來充分的激發員工的潛能。3.提升員工的發展能力。當人們在選擇崗位時，通常會選擇能夠發揮自己的潛能，提升自己能力的崗位，因此，企業想要留住員工，就應該充分的利用員工的這種心理，這樣才能為企業留住人才，為自身企業的組織發展奠定基礎。

(三)管理心理學理論在通信工程企業育才留才方面的應用通信工程企業的人力資源管理中管理心理學理論的應用，企業領導通過樹立良好的榜樣形象，領導應該重視對員工的理解、關心和尊重，職工心理得到更大的安全，然后創造公平合理的工作環境，讓員工在舒適、公平、合理的工作環境中集中精力的工作，提升員工的工作積極性，從而實現企業人力資源的有效管理，增加員工與企業的凝聚力，為員工留下更多的人才，促進企業更快、更好的發展。

二、結束語

篇(7)

1.1光端機本身故障

1.1.1由于保存或運輸不當，光端機設備受潮、受損，出現死機、設備與網管之間中斷，導致設備不能正常啟動和工作，解決方法：由供貨廠家進行修復或更換全部或部分設備，恢復正常使用。

1.1.2光板發光功率與實際傳輸距離不匹配。設備本站和對端擴容的光板出現問題。表現在：光板型號與SDH光端機型號不相對應。如果短距光板用在長距上會出現性能不夠，而長距光板用在短距上可能會出現收光過載，長期工作易損壞收光模塊。解決方法：施工前認真研究設計圖紙，開通前現場驗收設備時嚴格按照設計與現場實地進行驗貨，發現問題，立即要求廠家更換符合本工程通信距離標準匹配的光板，盡量杜絕此類問題的發生。

1.2外部原因

1.2.1傳輸設備工作的直流電壓為-48V±20%，允許的電壓范圍是-38.4V～-57.6V。供電電源故障或設備掉電、供電電壓過低。例如建筑66kV變電站系統通信工程，在該變電站所屬設備均已開通運行，并與通信調度核實所承載的業務均已運轉正常且無告警，附接設備都已正常。但是回到局里通信調度通知我方建筑變電站通信業務中斷。經與建設主管部門聯系，該變電站由于施工條件受限，調試時暫為臨時電路，此次通信業務中斷為臨時電路停電所致。也出現新建變電所臨時電路電壓低，導致出現業務中斷的情況。解決方法：保證穩定的供電環境，電路恢復正常后自行恢復。

1.2.2光纖、電纜故障。開通變電站時，由于所依托線路距離長、光纜老化，光纖性能劣化，導致損耗過大，用長距光板也不能開通。解決方法：在變電站與變電站兩端都增加光功率放大器，提高光功率后故障排除。

1.2.3尾纖故障。在布放過程中由于彎曲過大、掛斷，重復插拔，以及尾纖端面和連接器進入灰塵，都會導致電路不通。解決方法：布放尾纖不允許小角度彎折。保持尾纖端面和連接器的清潔。

1.3人為原因

1.3.1誤操作設置了光路或支路通道的環回。

1.3.2誤操作更改、刪除了配置數據。解決方法：需要網管人員對整個新加站點的業務進行檢查，看是否有以上誤操作，導致業務不能開通或不能正常運行。

2PCM設備故障或業務不通

PCM設備是電力通信網中重要的接入設備，可以向用戶提供多種業務，既可以提供從2M到155M速率的數字數據專線業務，也可以提供話音、圖象傳送、遠程教學等其他業務。電力通信系統中，PCM承載著大量的重要用戶，如繼電保護信息、調度電話、自動化信息、會議電話等。因此對PCM設備的維護對保證電力安全運行來講也尤為重要。

2.1PCM本身設備故障

出廠保存及運輸不當造成故障。或者PCM與對端相應的系統的連接中由于單板配置、數據配置、虛焊、光路中斷或其它原因而導致的傳輸故障。解決方法：供貨廠家自行進行處理或更換部分板卡，恢復正常使用。

2.2板卡不匹配

PCM設備局端、遠端設備不通用，但是不易發現。解決方法：嚴格核對設備。部分板卡故障。解決方法：構造環路檢測法（簡稱自環），對PCM設備自身2M進行自環，逐級地分離出故障點，根據提示找到PCM故障的部位和板卡，從而排除故障。

2.32M傳輸線故障

具體表現為：a.2M傳輸線插頭處內芯與表皮短路。b.2M傳輸線插頭處內芯斷。c.2M傳輸線插頭虛焊。d.2M傳輸線插頭與座接觸不良。解決方法：更換2M傳輸線與2M傳輸插頭，保持接觸部位正常。

2.4人為原因

2.4.1在安裝單板時用手接觸印刷電路板。解決方法：任何時候接觸板子時都要帶防靜電手腕，不能用手接觸電路板。

2.4.2在插入板子時用力過猛造成板子損壞，或者插入板子時沒有嵌入到母版中。解決方法：插入板子時，要沿著子框嵌入至母板里。遇到阻礙時，不得強行推入，應拔出板子，調整好位置再試。

2.5由其它原因造成傳輸線路直接斷裂

解決方法：保證設備的安全運行環境。連接PCM之前，首先需要對光端機到DDF架的2M進行自環，確定DDF通道正常無故障。其次，聯絡網管，確定局端業務是否正常下達。再次，外觀檢測PCM的2M傳輸線是否安裝錯誤（例如收發反向），然后用表筆對PCM自身2M線纜進行自環測量，排除上述短路的情況發生。

3其他

目前在基建變電站系統通信工程中還有綜合數據網設備、西門子調度電話等新的設備，與SDH、PCM設備存在類似的故障問題。在開通數據網設備的時候，如遇到故障或不能開通的情況，在設備加電運行良好的情況下，檢查數據網光模塊是否符合如下要求:a.確定模塊適用距離為10kM或是40kM（根據實際距離選擇）。b.排除多模，或是百兆速率模塊。（多模模塊傳輸距離不夠，百兆模塊與局通信系統交換機型號不匹配）。

4結束語