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高速PPM-UWB通信系统的基带信号产生与接收处理的研究与实现

作　者: 刘贵生
导　师: 林基明
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超宽带 脉冲位置调制 并行同步捕获 现场可编程逻辑阵列 高速硬件描述语言
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 219次
引　用: 2次
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内容摘要


与传统的连续载波调制通信方式相比,利用极窄脉冲信号携带信息的超宽带(Ultra Wideband, UWB)通信方式是一种全新的通信方式。它具有许多独特的优点,如通信容量大、低截获/检测概率、频带很宽、有很强的抗多径干扰能力和分辨率高、设备成本较低等特点,这些优势使UWB通信成为了当今学术界和商业领域研究热点之一。而超宽带接收技术是实现超宽带通信的难点,本论文重点研究了高速PPM-UWB通信系统的基带PPM信号产生与接收处理,并进行了室内短距离高速PPM-UWB通信系统的实验。论文首先阐述了超宽带通信技术的基本概念、特点、发展过程、研究现状和发展趋势,然后介绍了超宽带通信系统的组成结构。在此基础上,设计了基带PPM信号的产生电路。同时,针对室内多径信道和PPM-UWB信号的特点,提出一种多路并行同步捕获接收机结构,把同步部分放到基带电路进行处理,实现了接收射频电路和基带数字处理电路的巧妙结合,简化了接收机的设计;系统基带电路通过VHDL建模与设计,并在高速FPGA芯片中实现。最后,建立传码率为100Mbps的PPM-UWB通信系统,进行室内短距离通信测试,验证设计方案的可行性,结果表明本论文提出的方法是可行的。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 研究背景与意  8
  1.2 国内外相关研究情况  8-10
  1.3 论文题目来源及主要内容  10-11
  1.4 论文的结构  11-12
第二章 超宽带通信技术概述  12-19
  2.1 超宽带信号定义  12
  2.2 超宽带通信技术的理论基础  12-13
  2.3 超宽带通信技术的数据调制方式  13-15
  2.4 超宽带系统的技术特点  15-17
  2.5 超宽带系统的应用  17-18
    2.5.1 军事应用  17
    2.5.2 商业应用  17-18
  2.6 本章小结  18-19
第三章 高速PPM-UWB 通信系统发射部分PPM信号的建模与设计  19-31
  3.1 UWB 通信系统的基本组成结构  19-20
  3.2 PPM-UWB 信号产生的模型  20
  3.3 PPM 信号的产生电路和 VHDL 设计仿真  20-25
    3.3.1 PPM信号的脉冲波形  20-21
    3.3.2 PPM信号产生的电路原理框图  21-22
    3.3.3 PPM信号产生电路的VHDL建模与设计  22-25
  3.4 系统UWB信号的选取  25-27
  3.5 基带 FPGA 芯片的选取  27-30
  3.6 本章小结  30-31
第四章 UWB 通信系统多路并行同步捕获算法的研究与接收机结构的设计  31-51
  4.1 高速 PPM-UWB 通信系统的接收机结构  31-32
  4.2 可控射频积分检测器  32-36
    4.2.1 可控射频积分检测器的结构  32-33
    4.2.2 可控射频积分检测器的电路实现与仿真结果  33-36
  4.3 多路并行同步捕获算法的设计与实现  36-40
    4.3.1 多路并行同步捕获算法  36-38
    4.3.2 捕获性能分析  38-40
  4.4 基带数字处理电路  40-50
    4.4.1 基带电路工作流程图  40-41
    4.4.2 基准时钟产生器  41-42
    4.4.3 逻辑选通单元和逻辑控制单元模块  42-45
    4.4.4 门控脉冲产生单元  45-46
    4.4.5 延迟线模块  46-47
    4.4.6 码元恢复模块  47-48
    4.4.7 帧尾检测单元  48-49
    4.4.8 综合电路顶层设计与仿真波形图  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章 系统硬件电路的测试结果  51-61
  5.1 FPGA 原理  51-53
  5.2 基带FPGA开发板  53-54
    5.2.1 FPGA的配置方式  53
    5.2.2 FPGA开发板的电路组成  53-54
  5.3 目标FPGA芯片接口引脚定义  54-55
  5.4 系统实验与测试  55-61
    5.4.1 实验测试系统的组成结构  55-56
    5.4.2 系统的实测结果  56-60
    5.4.3 系统测试总结  60-61
第六章 结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-66
附录  66-68
  附录 A 超宽带通信试验系统收发电路实物照片  66-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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