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第1章 概述 1

本章导读 2

1.1背景 2

1.2国内外发展动态 3

1.2.1超宽带的由来和发展 3

1.2.2 UWB的开发现状 4

1.2.3 UWB的普及与标准化 4

1.2.4国外的军事用途研究现状 5

1.2.5国内研究现状 6

1.3超宽带通信系统的特点 6

参考文献 8

第2章 超宽带通信体系框架 11

本章导读 12

2.1超宽带系统典型组成 12

2.2有无载波的超宽带系统 13

2.2.1有无载波调制的超宽带系统频谱结构 13

2.2.2无载波调制的超宽带体系架构 13

2.2.3单载波调制的超宽带体系架构 14

2.2.4有无载波调制超宽带系统的特点 15

2.3超宽带系统收、发处理基本原理 15

2.3.1超宽带信号产生 16

2.3.2超宽带信号的典型调制 16

2.3.3超宽带信号的接收、解调典型方案 19

2.4超宽带工作频段分配 20

2.4.1宽频段的频率分配方案 20

2.4.2窄频段的频率分配方案 21

2.4.3频带使用说明 22

2.5超宽带系统工程设计的关键技术瓶颈 22

2.6小结 24

参考文献 24

第3章 超宽带脉冲信号的工程实现方法 27

本章导读 28

3.1概述 28

3.2超宽带单脉冲信号定义 28

3.2.1超宽带瑞利单脉冲 28

3.2.2超宽带高斯单脉冲 29

3.3超宽带信号的冲激脉冲序列 31

3.4超宽带脉冲的模拟电路产生方法 32

3.4.1阶跃恢复二极管产生方法 32

3.4.2隧道二极管产生方法 34

3.4.3雪崩三极管产生方法 35

3.5超宽带脉冲的数字电路产生方法 36

3.5.1简单直流UWB脉冲设计方法 36

3.5.2 UWB直流脉冲的双极性化改进方法 37

3.5.3最简易数模结合的双极性UWB脉冲设计方法 37

3.5.4脉冲周期和宽度可控的UWB双极脉冲产生方法 38

3.5.5 UWB脉冲参数可控性探讨 39

3.5.6国外典型的数字UWB双极脉冲产生方法 39

3.6特殊用途的大功率高压超宽带脉冲产生简介 40

3.7实际UWB脉冲波形产生案例 42

3.8小结 43

参考文献 44

第4章 超宽带信号的一般调制方式 45

本章导读 46

4.1概述 46

4.2超宽带脉冲序列的数据调制 46

4.2.1基于幅度的调制 46

4.2.2基于时延相位调制 48

4.2.3实用的几种复合调制体制 49

4.2.4几种主要调制体制比较 53

4.3多载波的调制方式简介 53

4.3.1 CI-UWB信号系统及其特点 54

4.3.2 FH-UWB系统及其特点 55

4.3.3 OFDM-UWB系统及其特点 55

4.4典型案例设计参数 56

4.4.1 DS-UWB典型案例参数 56

4.4.2 OFDM-UWB典型案例参数 56

4.5 CETC54th超宽带信号调制波形实例 57

4.6小结 59

参考文献 59

第5章 超宽带信号解调工程实现方法 61

本章导读 62

5.1概述 62

5.2超宽带接收解调方法的应用分类 62

5.2.1简单的短距离通信接收方案 62

5.2.2传输参考的超宽带信号解调方案 63

5.2.3基于模拟相关器匹配滤波的实现方案 65

5.2.4基于全数字化的匹配相关接收处理方案 66

5.3非均匀采样理论和超宽带信号并行数字采样 66

5.3.1超宽带信号的并行采样 66

5.3.2非均匀采样信号的频谱分析 67

5.3.3实际实现考虑 69

5.4主要调制信号形式的解调性能 70

5.5 CETC54th模拟相关器解调实现案例 72

5.6小结 73

参考文献 73

第6章 超宽带信号捕获方法研究 75

本章导读 76

6.1概述 76

6.2超宽带脉冲信号捕获的数学内涵 76

6.3 UWB脉冲捕获的主要指标 78

6.3.1检测概率 78

6.3.2虚警概率 79

6.3.3平均捕获时间 79

6.4超宽带通信脉冲序列的捕获特点分析 79

6.5超宽带脉冲信号捕获的一般实现方法 80

6.5.1基于UWB脉冲本地信号扫描的简单捕获方法 80

6.5.2基于数字化判决的捕获方法 81

6.6串行捕获方案及其性能分析 83

6.6.1有用信号和噪声分析 84

6.6.2高斯噪声下系统检测概率、虚警概率和漏检概率 85

6.6.3系统平均捕获时间 87

6.6.4基于串行捕获方案的仿真 88

6.6.5虚警概率与门限的设定 89

6.6.6脉冲平均捕获时间 89

6.6.7脉冲部分对齐对检测概率的影响 91

6.7基于伪码和UWB脉冲分离的非相干快速捕获方法 93

6.7.1复合信号形式简介 93

6.7.2伪码复合脉冲冲激信号的快速捕获方法 94

6.7.3非相干处理应用说明 98

6.8辅助脉冲序列快速捕获方法 98

6.8.1辅助脉冲序列捕获方法原理 99

6.8.2性能分析 100

6.8.3辅助脉冲序列方法检测概率仿真 101

6.8.4脉冲平均捕获时间性能仿真 103

6.9小结 105

参考文献 105

第7章 高动态超宽带信号的捕获 107

本章导读 108

7.1概述 108

7.2超宽带冲激信号的时变形式 108

7.3时变、非时变超宽带信号的捕获方法 109

7.3.1非时变超宽带信号的捕获方法 109

7.3.2时变超宽带信号的捕获方法 109

7.4超宽带调制载波相位时变的捕获 111

7.4.1信号的时频分布 111

7.4.2时／频信号的分数阶滤波 112

7.4.3时变超宽带信号的捕获 114

7.5超宽带时变信号情况的进一步讨论 115

7.6小结 116

参考文献 116

第8章 超宽带信号精密跟踪体制研究 117

本章导读 118

8.1概述 118

8.2伪码调制脉冲的自相关函数 118

8.3脉冲序列跟踪原理 119

8.4跟踪环路分析 122

8.4.1跟踪模型 123

8.4.2频率偏移影响 125

8.4.3时间抖动影响 126

8.4.4噪声的影响 126

8.4.5环路滤波器系数的选择 127

8.5跟踪系统仿真试验 127

8.5.1没有频率偏移时的脉冲跟踪仿真 127

8.5.2有频偏时的脉冲跟踪 131

8.5.3系统跟踪和数据解调联合仿真 132

8.6小结 135

参考文献 135

第9章 无线局域网及超宽带多用户工作 137

本章导读 138

9.1概述 138

9.2无线局域网简介 138

9.2.1无线局域网相关标准 139

9.2.2 WLAN的结构 140

9.2.3无线局域网部件和组网结构 141

9.2.4基于UWB的民用组网方案 142

9.3基于DS-UWB的超宽带多用户体制研究 143

9.3.1 DS-UWB信号接收模型 143

9.3.2多用户码介绍 145

9.3.3超宽带多用户解调 148

9.3.4系统性能仿真分析 150

9.4基于超宽带TH-PPM调制的多用户体制研究 153

9.4.1多用户信息的调制形式 153

9.4.2多用户组网信号直接接收性能 154

9.4.3多用户组网信号载波调制和下变频接收 156

9.5 TH-PAM超宽带多用户体制研究 157

9.5.1概述 157

9.5.2 TH-PAM信号多用户信息的调制形式 157

9.5.3 TH-PAM多用户组网信号接收性能分析 158

9.5.4 TH-PAM多用户组网信号定位性能分析 160

9.6超宽带测控系统无线组网 161

9.7小结 162

参考文献 162

第10章 超宽带高速数据传输研究 165

本章导读 166

10.1引言 166

10.2超宽带冲激信号的直接调制传输 166

10.3基于多伪码调制的并行传输 167

10.3.1多伪码并行超宽带信号的调制发射 167

10.3.2多伪码并行超宽带信号的接收解调 168

10.3.3多伪码并行传输的性能分析 169

10.4基于正交Walsh函数调制的多用户高速并行传输 170

10.4.1 Walsh正交码并行传输方法 170

10.4.2 Walsh正交码并行传输信号接收性能 171

10.4.3 Walsh正交码并行多用户信号传输 172

10.5比较 173

10.6 CETC54th高速并行传输试验 173

10.7小结 174

参考文献 175

第11章 超宽带信道的色散影响和设计 177

本章导读 178

11.1超宽带信道的内涵和作用 178

11.2超宽带信道的特点 178

11.3超宽带传输信道的典型组成模型 178

11.4超宽带传输信道的色散特性仿真 179

11.4.1系统仿真思路 179

11.4.2系统仿真试验 180

11.5 CETC54th超宽带信道部件传输性能测试 189

11.6小结 191

参考文献 192

第12章 超宽带天线的设计和应用 193

本章导读 194

12.1概述 194

12.2超宽带天线的发展 194

12.3超宽带全向天线的设计实例 199

12.3.1单极子全向天线设计理论 199

12.3.2典型性能仿真 201

12.3.3 CETC54th的超宽带天线实物和指标测试 205

12.4典型超宽带定向天线的工程设计 208

12.4.1螺旋天线 208

12.4.2单极化喇叭天线 209

12.4.3螺旋天线的典型图片 210

12.5小结 211

参考文献 211

第13章 超宽带阵列信号处理 213

本章导读 214

13.1概述 214

13.2传统阵列信号处理 214

13.3窄带信号阵列幅相加权 215

13.4超宽带阵列信号处理原理 216

13.4.1超宽带信号的阵列布阵基本形式 216

13.4.2超宽带信号的阵列加权 217

13.5 UWB阵列信号处理技术的工程实施方案 218

13.5.1基于延迟线网络结构的理想阵列信号处理方案 219

13.5.2基于延迟线网络的实际信号处理考虑 223

13.6自适应UWB阵列信号处理方法 224

13.6.1自适应UWB阵列信号处理说明 224

13.6.2系统处理流程 224

13.6.3 UWB阵列信号自适应幅相加权合成算法 226

13.6.4 UWB阵列信号合成仿真 229

13.7 UWB阵列信号合成中的技术难点 234

13.8超宽带阵列的合成时延精度分析 235

13.8.1合成信号时延相位和单个信号时延相位的关系 235

13.8.2阵列信号的时延相位测量精度 236

13.9超宽带阵列信号的抗干扰能力简要分析 237

13.10小结 237

参考文献 237

第14章 超宽带信号的空间传播研究 239

本章导读 240

14.1概述 240

14.2正弦波调制和冲激调制信号的自由空间无多径传输 240

14.3正弦波调制和冲激调制信号的双径传输模型 241

14.3.1正弦波调制信号的双径传输模型 241

14.3.2超宽带信号的双径传输模型 243

14.3.3超宽带信号的室外复杂环境传输初步分析 244

14.4 UWB移动信道尺度-时延信道模型 245

14.5超宽带飞行目标链路预算 250

14.5.1自由空间及对数正态阴影衰落路径损耗模型 250

14.5.2 UWB飞行目标链路模型实例分析 253

14.5.3结论 255

14.6超宽带抑制多径的Rake接收框架 255

14.7小结 256

参考文献 256

第15章CETC54th超宽带样机试验简介 259

本章导读 260

15.1概述 260

15.2 CETC54th试验系统组成 260

15.3试验系统的主要实物图片 261

15.4主要试验结果 265

15.4.1单目标超宽带脉冲宽度 265

15.4.2多目标超宽带信号 266

15.4.3样机主要性能 267

15.5小结 268

参考文献 268

附录A跳时序列的设计与仿真 269

参考文献 282