寬帶脈沖無線電通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究

張騰文+程賢兵+王楨發(fā)

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線電技術(shù)也得到了全面的發(fā)展，所以寬帶脈沖無線電在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的使用，但是在技術(shù)的使用上還有一定改進(jìn)和進(jìn)步的空間。因此本文對(duì)寬帶脈沖無線電通信中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和研究，希望這一技術(shù)能夠在更多的領(lǐng)域上得到充分的使用，帶來更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 寬帶脈沖；無線電通信；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）166-0089-02

寬帶脈沖無線電技術(shù)之所以能夠得到廣泛的應(yīng)用，就是由于其具有速率高、低功耗、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢。這一技術(shù)在使用的時(shí)候能讓系統(tǒng)中豐富的頻譜資源實(shí)現(xiàn)極高的傳輸速率，因此，在定位領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域中發(fā)揮了極大的功效。

1 寬帶脈沖無線電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

1.1 脈沖無線電超寬帶系統(tǒng)新型調(diào)制技術(shù)

1.1.1 DPPM差分脈沖位置調(diào)制

DPPM在光通信系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，它能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的誤碼性能、頻譜性能和編碼性能達(dá)到更高的程度，在位置的調(diào)制上一般來說是要先建立一個(gè)簡單的系統(tǒng)模型并進(jìn)行信號(hào)的構(gòu)造，通過符號(hào)映射和空間傳播等方式就能夠在系統(tǒng)的接收端建立一個(gè)完整的模型，從而進(jìn)行相應(yīng)的研究。

建模工作完成之后，就應(yīng)該分析系統(tǒng)中的誤碼率，分析的過程中要使用接收器來將信號(hào)進(jìn)行接收，并通過檢測器來對(duì)信號(hào)進(jìn)行全面的檢測，這樣才能得出相應(yīng)的正確的判決。同時(shí)還要對(duì)符號(hào)的邊界進(jìn)行定義，并對(duì)系統(tǒng)中的每一幀進(jìn)行詳細(xì)的判斷。如果系統(tǒng)中的一幀出現(xiàn)了差錯(cuò)，那么就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)幀出現(xiàn)更加嚴(yán)重的錯(cuò)誤。另外，如果在系統(tǒng)中有多個(gè)用戶在一起進(jìn)行活動(dòng)的時(shí)候，就能讓趕超的長度降為最低，在使用性能上也能達(dá)到最高的程度[1]。

在系統(tǒng)容量的分析過程中，應(yīng)該將系統(tǒng)的總?cè)萘亢碗x散時(shí)間進(jìn)行充分的考慮，并且還要在模型的運(yùn)行過程中建立相關(guān)輸入和輸出的信息，從而讓系統(tǒng)獲取更大的信道容量。

1.1.2 DPPAM差分脈沖位置幅度調(diào)制

位置調(diào)制的過程也需要在事先建立一個(gè)相應(yīng)的系統(tǒng)模型，系統(tǒng)模型在建立的過程中與DPPM的方式大致相同，并且也要在系統(tǒng)中設(shè)立相應(yīng)的接收器，有效的降低系統(tǒng)解調(diào)的復(fù)雜程度。

由于系統(tǒng)在傳輸?shù)倪^程中可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)腻e(cuò)誤，所以為了避免系統(tǒng)在運(yùn)行匯總會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，就應(yīng)該要對(duì)系統(tǒng)中非零值的位置進(jìn)行正確的判斷，并且還應(yīng)該充分的判斷脈沖的幅度，這樣才能讓判決器在工作的時(shí)候做出最正確的判斷，減少過程中的失誤現(xiàn)象，讓系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。

1.2 脈沖無線電系統(tǒng)脈沖波形

1.2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)方法

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先是要在其中生成一個(gè)準(zhǔn)確的頻譜，例如埃爾米特脈沖系列或者高斯脈沖系列等等。其次是要運(yùn)用反向推理法來進(jìn)行頻譜的反響變換過程，使用帕薩瓦爾定理來最終確定理想的脈沖頻譜。但是，這種方法在使用的時(shí)候具有一定的復(fù)雜性，在比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中比較難以分析。所以系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候也可以使用頻譜搬移法來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法能夠讓中心頻譜的頻率轉(zhuǎn)換在可以控制的范圍之內(nèi)，從而就能讓對(duì)系統(tǒng)中功率譜密度和中心頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制[2]。

1.2.2 脈沖波形對(duì)系統(tǒng)容量和性能的影響

系統(tǒng)的容量和性能會(huì)收到啥脈沖波形的影響，具體來講就是在建模和設(shè)計(jì)的過程中，如果環(huán)境有一定的干擾，那么測量的數(shù)據(jù)就會(huì)產(chǎn)生一定的變化，從而導(dǎo)致其參數(shù)的不一致性，使系統(tǒng)的容量和性能受到了一定的影響。

2 寬帶脈沖無線電系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 脈沖無線電超寬帶圖像傳輸系統(tǒng)

2.1.1 系統(tǒng)的構(gòu)建的方法

在脈沖無線電超寬帶圖像傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用上，首先要構(gòu)建一個(gè)整體的系統(tǒng)模型，將系統(tǒng)整體的圖像信息分為斜線高頻部分、垂直高頻部分、水平高頻部分和低頻部分這幾種，前3種在應(yīng)用的時(shí)候包含一些噪聲和細(xì)節(jié)的部分，最后一部分包含的是系統(tǒng)中圖像的輪廓信息。所以由此看來，低頻部分所反映出的信息是系統(tǒng)中的主要信息，而噪聲與細(xì)節(jié)只是其中的次要部分。在通過寬帶脈沖無線電技術(shù)應(yīng)用在脈沖無線電超寬帶圖像傳輸系統(tǒng)中的時(shí)候，是要運(yùn)用二維離散小波變換算法來詳細(xì)的劃分圖像信息。

2.1.2 選擇信道衰落閥值

在選擇信道衰落閥值的時(shí)候所使用的也是二維離散小波變換技術(shù)，來將傳輸?shù)膱D片數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，將其分為關(guān)鍵數(shù)據(jù)和次要數(shù)據(jù)兩種，如果傳輸?shù)男诺辣容^好，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的將關(guān)鍵信息傳輸出去。如果傳輸?shù)男诺垒^差，系統(tǒng)就會(huì)將次要信息進(jìn)行傳輸。所以在應(yīng)用的過程中，使用寬帶脈沖無線電技術(shù)能夠讓系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒄`碼率較低，還能夠充分的保證傳輸圖片的質(zhì)量[3]。

2.1.3 仿真工作

系統(tǒng)的仿真工作可以通過信道的傳輸特性，并通過閥值來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，接受到的數(shù)據(jù)再進(jìn)行相應(yīng)的恢復(fù)工作，這樣就能通過仿真的工作來對(duì)圖像的質(zhì)量進(jìn)行充分的調(diào)整。

2.2 脈沖無線電UWB在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.2.1 家庭能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

在很多發(fā)達(dá)國家中，家庭智能電表的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，很多的電力公司也使用了寬帶脈沖無線電技術(shù)在家庭能源管理系統(tǒng)當(dāng)中，就可以實(shí)現(xiàn)靈活定電價(jià)的功能。如果是在用電高峰期的時(shí)候，電價(jià)相應(yīng)的就會(huì)比較高，如果不是在用電高峰期的時(shí)候，電價(jià)就相應(yīng)的會(huì)有所降低。這一系統(tǒng)的運(yùn)用有效的減少了電力能源的浪費(fèi)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了智能化的控制手段。

另外，家庭能源管理系統(tǒng)還能夠讓電力的消費(fèi)和供應(yīng)得到全面的優(yōu)化和更新，對(duì)家庭中各種電器都能進(jìn)行充分的監(jiān)控，包括廚房電器、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐等等，消費(fèi)者可以隨時(shí)對(duì)家中電力的使用情況進(jìn)行了解，從而實(shí)行更加優(yōu)化的用電方式，達(dá)到了減少電力資金投入的目的[4]。

2.2.2 無線傳感器中的應(yīng)用

無線傳感器中使用了UWB技術(shù)，有效的滿足了傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本、低復(fù)雜性的要求，這一系統(tǒng)在很大的程度上能夠降低其他系統(tǒng)的干擾。例如可以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)、計(jì)算機(jī)和其他機(jī)器設(shè)備的連接功能，并組成簡單高效的網(wǎng)絡(luò)，從而讓系統(tǒng)的性能達(dá)到更高的水平[5]。

3 結(jié)論

綜上所述，由于寬帶脈沖無線電技術(shù)在使用的過程中具有很大的優(yōu)勢，所以在很多的方面都有比較充分的使用，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這一技術(shù)也應(yīng)該進(jìn)行不斷優(yōu)化和更新，才能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，從而為社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展帶來更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]尹勇.基于IR-UWB安全通信接收機(jī)結(jié)構(gòu)與算法理論研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2006.

[2]尹華銳.IR-UWB無線通信系統(tǒng)定時(shí)恢復(fù)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2006.

[3]陳思，郭道省，張邦寧.脈沖無線電技術(shù)在軍事通信中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2007（9）：1456-1459.

[4]張振宇，曾凡鑫，葛利嘉.采用跳時(shí)調(diào)制的超寬帶沖激無線電技術(shù)及其在通信對(duì)抗中的應(yīng)用[J].電子對(duì)抗技術(shù)，2003（3）：32-36.

[5]張振宇，曾凡鑫，葛利嘉.采用跳時(shí)調(diào)制的超寬帶沖激無線電技術(shù)及其在通信對(duì)抗中的應(yīng)用[J].電子對(duì)抗技術(shù)，2003（3）：32-36.