超宽带信号分析与优化：TH-UWB与DS-UWB研究

"超宽带信号频谱分析及组合优化方案研究" 本文主要探讨了超宽带（UWB）信号的频谱分析及其在不同调制方式下的性能优化，作者王妙颖通过对TH-UWB（跳时超宽带）和DS-UWB（直接序列超宽带）两种典型超宽带信号的深入研究，揭示了各参数对功率谱密度的影响，并在MATLAB环境下进行了仿真验证。 超宽带技术是一种无载波通信方式，利用短暂而高频的脉冲实现信息传输。其优势在于高时间分辨率，能有效抵抗多径干扰，适用于室内环境。此外，UWB技术还因其高速率、低成本、低功耗、良好的抗多径性能以及与现有无线通信系统的频谱共存性，在无线个人域网、无线传感器网络和mesh网络等领域有着广泛应用前景。 文章首先介绍了TH-UWB和DS-UWB两种信号。TH-UWB通过数据符号对脉冲进行跳时调制，结合伪随机噪声编码，使脉冲在时间上发生偏移。而DS-UWB则通过对基本脉冲的幅度进行调制，数据符号与伪随机序列相结合，形成扩频信号。 接着，作者详细分析了这些信号的功率谱密度。功率谱密度是衡量信号占用频谱资源的关键指标，不同的调制方式将导致不同的功率分布。TH-UWB和DS-UWB在功率谱上有明显的差异，这与它们的调制原理密切相关。通过仿真，作者展示了各种参数（如脉冲宽度、码元速率、跳时间隔等）如何改变功率谱形状，并比较了两者的优缺点。 最后，鉴于美国联邦通信委员会（FCC）对于室内和室外UWB辐射掩蔽的规定，作者提出了一个创新的组合优化方案。在不超过最大功率限制的前提下，通过组合十五级高斯脉冲，设计了一种合成信号，旨在最大化频谱利用率。这一组合优化方案考虑了信号的功率谱分布，以满足FCC的法规要求，同时提高通信效率。 本文对超宽带信号的理论分析和实践应用提供了深入见解，对理解和优化UWB系统的设计具有指导意义。通过功率谱分析和组合优化，可以更好地利用频谱资源，提高通信性能，这对于UWB技术的发展和未来应用具有重要意义。