UWB信號的產(chǎn)生方式

　　基帶脈沖形式

　　基帶脈沖形式是UWB通信最早采用的信號形式。它利用脈寬在ns、亞ns級的基帶脈沖序列進(jìn)行通信，通常通過脈沖位置調(diào)制(PPM)、脈沖極性調(diào)制或脈沖幅度調(diào)制(PAM)等調(diào)制方式攜帶信息。脈沖可以采用不同的波形，如高斯波形、升余弦波形式等，而且占空比也很小，所以有很強(qiáng)的多徑信道分辨能力和抗多徑性能。因?yàn)椴恍枰{(diào)制載波和本振，所以收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，同時系統(tǒng)的功耗比傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng)要低得多。另外，這種脈沖信號穿透能力強(qiáng)，定位和測距精度很高，可以達(dá)到cm量級，同時可以在動態(tài)中實(shí)現(xiàn)定位功能。但是基帶脈沖中包含較多的低頻分量，所以在FCC關(guān)于UWB通信功率譜的規(guī)定下，頻譜利用率不高，但可以通過脈沖波形優(yōu)化設(shè)計(jì)加以改善。

　　脈沖壓縮形式

　　對于基帶脈沖形式而言，由于其脈寬較窄、占空比較低，因此信號能量相對較小，對于遠(yuǎn)距離的探測和通信并不適用。因此在軍事領(lǐng)域，為了盡可能地提高探測距離，脈沖壓縮方式的超寬帶信號有了廣泛的應(yīng)用場合，其基本的表現(xiàn)形式有線性調(diào)頻等。對于線性調(diào)頻的脈沖壓縮體制，可以在比較寬的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的線性調(diào)頻，其頻帶覆蓋范圍符合FCC對超寬帶信號的定義，因此具有距離分辨率強(qiáng)等超寬帶系統(tǒng)特有的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，由于線性調(diào)頻的調(diào)制時長可以根據(jù)需求定義，因此其信號能量遠(yuǎn)大于基帶脈沖形式，可以滿足遠(yuǎn)距離的目標(biāo)探測需求。如圖1所示為基于DDS產(chǎn)生的超寬帶雷達(dá)信號實(shí)現(xiàn)框圖。

　　調(diào)制載波形式

　　通過調(diào)制載波可以將UWB信號搬遷到合適的頻段進(jìn)行傳輸，可以更加有效靈活地利用頻譜資源。同時可以利用現(xiàn)有通信系統(tǒng)中采用的方法，技術(shù)成熟度、工藝穩(wěn)定度很高，在實(shí)現(xiàn)高速系統(tǒng)方面更容易些。2003年IEEE 802.15.3a工作組征集提案時，Intel、TI和Xtreme Spectrum分別提出了多頻帶、正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、直接序列碼分多址(Direct Sequence Code Division Multiple Access，DS-CDMA)等3種方案，后來多頻帶方案與正交頻分復(fù)用方案融合，從而形成了以TI、Intel等公司為首的MB-OFDM和以Xtreme Spectrum、Freescale等公司為主的DS-CDMA兩大聯(lián)盟。

　　從技術(shù)上來講，MB-OFDM和DS-CDMA無法彼此妥協(xié)。通過這幾年的發(fā)展，MB-OFDM已經(jīng)逐漸取代DS-CDMA成為未來無線寬帶的熱門技術(shù)。圖2為MB-OFDM系統(tǒng)的信號結(jié)構(gòu)。