[发明专利]超宽带通信中码正交发送参考调制解调系统及应用方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及电讯领域，特别是一种脉冲超宽带通信中码正交发送参考调制解调系统及应用方法。 

二、背景技术

20世纪60年代，现代意义的超宽带技术出现在美军的战术通信领域的研究中。作为美国军方专属使用的技术，UWB技术具有强抗干扰能力、低功耗、小型化以及高精度测距等突出优点，因此长期为美国军方所垄断。鉴于UWB技术在民用领域同样具有广阔的应用前景，2002年，随着FCC确定UWB辐射模板，标志着美国军方正式将其解禁，允许UWB民用通信系统投入使用。 

目前，国外超宽带无线通信技术的研究主要集中在民用与军用两个领域。其中民用领域的研究主要集中在短距离(10米以内)、高速率(几百Mbit/s乃至上Gbit/s)无线传输等方面。与民事方面研究不同的是，军事应用领域更为广泛，主要围绕着军用传感器网络通信、高抗干扰战术组网电台、非视距UWB电台、非对称高速UWB电台、UWB探测雷达、舰船及飞机内部通信系统以及高精度战场测距定位系统等方面展开研究的。 

由于高速模数(A/D)转换器件的限制，基于脉冲体制的传统UWB系统接收机往往采用模拟相关的方法来实现对UWB信号的检测。但这种结构的接收机存在着同步时间长、结构相对复杂以及信道估计困难等不足，因此在无线传感器网络的应用领域受到了限制。针对无线传感器网络快速同步、结构简单且具备多速率、多址能力的应用要求，国外的相关研究单位提出了基于发送参考(TR，Transmitted-Reference)思想的脉冲超宽带体制。 

美国的Ralph Hoctor与Harold Tomlinson提出了标准发送参考脉冲超宽带体制(TR-UWB，Transmitted-Reference Ultra-Wideband)。同时，该研究小组给出了基于跳延时的发送参考型脉冲超宽带系统(DHTR，Delay-HoppedTransmitted-Reference Ultra-Wideband)的实用化方案。该方案具备了发送参考体制的优点，但由于采用了适当长度的同轴线作为模拟延时器件，因此存在着集成化和进一步小型化的困难。随后，国外研究人员相继提出了一 系列针对标准TR-UWB系统的改进型结构，其性能的提升往往建立在采用数量更多的模拟延时器件的基础之上，从而使小型化和集成化设计更为困难。因此，这种基于延时的发送参考型脉冲超宽带系统方案不能很好地满足传感器节点的小型化要求。 

针对基于延时发送参考体制的不足，美国的Dennis Goeckel和Qu Zhang提出了基于频偏的发送参考脉冲超宽带(FSR-UWB，SlightlyFrequency-Shifted Reference Ultra-Wideband)系统。同时，该研究小组给出了物理实现方案，该方案不需要采用模拟延时器件，从而有利于集成化设计，但由于其性能与多径扩展时延相关，因此随着传输距离或传输速率的提高，其性能急剧恶化，因此其传输速率无法进一步提升。 

三、发明内容

针对上述情况，本发明之目的就是提供一种脉冲超宽带通信中码正交发送参考调制解调系统及应用方法，可有效克服现有技术正交码的发送参考脉冲超宽带系统随着多径时延或传输速率的增加而明显恶化，从而既有效地解决在UWB信道中信道估计困难、同步要求较高，而且又实现结构简化、小型化与集成化的问题，其解决的技术方案是，基于正交码参考的发送参考系统(COTR-UWB，Code-Orthogonalized Transmitted-ReferenceUltra-Wideband)方案本质是一种码域参考体制。在一个码元周期内，参考信号的脉冲和数据信号的脉冲在时间上是重叠在一起的。这种方案的关键是：用一个周期与码元周期相同的正交码信号和每个码元周期内的数据信号相乘，保证了参考信号和数据信号在一个码元周期内的正交性，据此，本发明的技术方案是，该系统由发射机和接收机组成，发射机是由微控制器IC₁的输出端与超宽带窄脉冲发生器输入端相联，超宽带窄脉冲发生器的输出端经电容C₁同超宽带发射放大器的输入端相连，超宽带发射放大器的输出端同超宽带发射天线相连；