超寬帶信號(hào)抗干擾性能分析

1、超寬帶信號(hào)抗干擾性能分析摘 要： 主要分析了超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)抗單頻正弦干擾、部分頻帶干擾、阻塞干擾以及常規(guī)窄帶信號(hào)干擾的性能，得出了提高超寬帶信號(hào)抗干擾性能的系統(tǒng)參數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)，使超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，最后簡(jiǎn)要討論在超寬帶系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)。關(guān)鍵詞: 超寬帶信號(hào)；調(diào)制；抗干擾性能；分析“超寬帶（Ultra Wide Bandwidth）”的概念首先由美國(guó)軍方于1990年提出，其定義的特征是信號(hào)的相對(duì)帶寬（Fractional Bandwidth）大于25%的任何波形。這里，信號(hào)的相對(duì)帶寬是指12(fH fL)/(fH fL)，其中，fH表示信號(hào)高端頻率,fL表示信號(hào)低端頻率，(

2、fH fL)表示信號(hào)帶寬，既有 信號(hào)的相對(duì)帶寬= 2(fH fL)fH fL= 0.25 （1） fH+fLfc式中：fc=(fH fL)/2，為信號(hào)的中心頻率。目前“超寬帶”的定義只是針對(duì)信號(hào)頻譜的相對(duì)帶寬而言，沒(méi)有界定信號(hào)的時(shí)域波形特征，因此，有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號(hào)。其中，最典型的實(shí)現(xiàn)方法是采用沖激無(wú)線電(IR，Impulse Radio，又稱脈沖無(wú)線電，Pulse Radio)它是以占空比很低的窄脈沖（納秒級(jí)寬度）而不是以正弦載波作為載體的無(wú)線電技術(shù)。所以以下所稱“超寬帶”都是指這種基于窄脈沖實(shí)現(xiàn)的超寬帶，也即超寬帶沖激無(wú)線電(Ultra Wideband Impulse Radio)

3、自從2002年4月，美國(guó)FCC通過(guò)了超寬帶技術(shù)的商用許可，超寬帶無(wú)線通信在民用領(lǐng)域開(kāi)始受到普遍關(guān)注。與常規(guī)無(wú)線電相比，超寬帶無(wú)線電具有頻帶寬、平均功率低、抗截獲性能好、穿透能力強(qiáng)、成本低及其優(yōu)良的抗多徑效應(yīng)能力等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是無(wú)線通信領(lǐng)域具有革命性的進(jìn)展。這一技術(shù)在無(wú)線通信、雷達(dá)跟蹤和精確定位等領(lǐng)域具有廣闊的前景。作為一種新技術(shù)超寬帶面臨很多問(wèn)題，其中干擾問(wèn)題是影響超寬帶無(wú)線通信技術(shù)被有效使用的重要問(wèn)題。如何提高超寬帶無(wú)線通信的抗干擾性能一直是無(wú)線通信領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)，以下將著重分析超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)抗單頻正弦干擾、部分頻帶干擾、阻塞干擾以及常規(guī)窄帶信號(hào)干擾的性能，得出提高超寬帶信號(hào)抗干擾

4、性的系統(tǒng)參數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)，使超寬帶無(wú)線通信有較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)。 261 系統(tǒng)模型超寬帶無(wú)線通信有兩種典型調(diào)制方式分別為跳時(shí)脈沖位置調(diào)治(Time Hopping Pulse Position Modulation TH-PPM)和跳時(shí)脈沖幅度調(diào)制(Time Hopping Pulse Amplitude Modulation TH-PAM) 1.1 TH-PPM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型受到廣泛關(guān)注的跳時(shí)脈沖位置調(diào)制是最典型的超寬帶無(wú)線通信調(diào)制方式,其信號(hào)形式如下:s(k)(t)=j=Wt jTf C(j)tc d(j/)Nskk()（2）式中:上標(biāo)k代表多用戶系統(tǒng)中第k個(gè)用戶;Tf為無(wú)

5、調(diào)制情況下的脈沖重復(fù)周期(或時(shí)間幀);W(t)是持續(xù)時(shí)間為的wb窄脈沖,wb< Tf;0Cj(k)(k)=C(j+)i,Np為第k個(gè)用戶偽隨機(jī)跳時(shí)序列的第j個(gè)碼元k(0<Cj Nmax),跳時(shí)序列周期為NP;tc是跳時(shí)碼控制的單位發(fā)射脈沖時(shí)延； 表示由要傳送的二進(jìn)制符號(hào)dj控制的發(fā)送脈沖時(shí)延（有時(shí)稱為時(shí)間調(diào)制指數(shù)），dj(k)(k)“”表示取整運(yùn)算，每N0,1，s個(gè)脈沖波形傳送一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)，設(shè)Ep為單脈沖的能量，則每比特的信號(hào)能量為Eb=NsEp；jTf C(jk)tc d(jk/)Ns的絕對(duì)值表示了第k個(gè)用戶所發(fā)射的脈沖串中第j個(gè)脈沖的起點(diǎn)時(shí)刻。脈沖帶寬wc 1/wb，每個(gè)信息

6、比特的持續(xù)時(shí)間為Tb=NsTf，信息速率為Rb=1/Tb通常，選擇。(Nmaxtc+ )/Tf<1，但若(Nmaxtc+ )/Tf太小，在多址系統(tǒng)中不同用戶可能產(chǎn)生沖突，若選取較大的(Nmaxtc+ )/Tf和性能好的跳時(shí)序列，多址干擾可等效為高斯隨機(jī)過(guò)程5。跳時(shí)序列周期越長(zhǎng)調(diào)制信號(hào)功率譜的平滑程度越好，抗檢測(cè)性能越好；跳時(shí)序列的自相關(guān)性越好，不同用戶跳時(shí)序列之間的互相關(guān)性越小，系統(tǒng)性能越好。 和wb在同一數(shù)量級(jí)，為了提高系統(tǒng)性能，應(yīng)調(diào)整 使W(t)與W(t 關(guān)性最小。為保證多址通信系統(tǒng)性能，采用的窄脈沖應(yīng)滿足3)相w(t)dt=0 （3）常用的脈沖有高斯脈沖及其微分后的脈沖波形。這里，

7、假設(shè)發(fā)射信號(hào)為高斯脈沖，接收脈沖為其一階微分。這樣，在上述假設(shè)下，接收脈沖可表示為 W(t)=p tfce其幅度譜為2( tfc)2F(f)=1 f 2 fc 2 （5）式（4）和式（5）中，Ap為脈沖的幅度，fc為脈沖的中心頻率。TH-PPM接收信號(hào)r(t)采取相關(guān)解調(diào)8。為簡(jiǎn)化分析,假設(shè)僅考慮單用戶k且信號(hào)已同步，則 r(t)=AS(k)(t) n(t)式中，n(t)是雙邊功率密度為N0/2的高斯白噪聲，A為信號(hào)幅度的衰減因子。對(duì)于TH-PPM調(diào)制方式，其標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)檢驗(yàn)如下：Hd:r(t)=AWb(t d) n(t) （6） 式中，Wb(t)為一個(gè)比特符號(hào)持續(xù)時(shí)間內(nèi)的信號(hào)波形Wb(t)=(i

8、+1)Ns 1j=iNs k Wt jTf c(j)tc （7）()Vb(t)=Wb(t) Wb(t式中，Vb(t)為解調(diào)模板信號(hào)。 ) （8）調(diào)制信號(hào)的最佳接收器就是具有比特持續(xù)時(shí)間的相關(guān)器9，最佳判決原則如下：H0為真H1為真 t Tir(t)Vb(t)dt 0 （9）r(t)Vb(t)dt 0 （10） t Ti其中Ti為第i個(gè)發(fā)比特符號(hào)的持續(xù)時(shí)間。1.2 TH-PAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型TH-PAM調(diào)制也是超寬帶無(wú)線通信的一種典型調(diào)制方式，信號(hào)波形為S(k)=j= )(k)e(kpt jT Cfjtcj/Ns()（12）kj01M 1式中：對(duì)于二進(jìn)制系統(tǒng)，ej (k) 1, 1；對(duì)于多進(jìn)制

9、系統(tǒng)，e() A,A,.,A。其它有關(guān)符號(hào)的說(shuō)明同TH-PPM調(diào)制方式。TH-PAM與TH-PPM的主要差別在于，前者用信息符號(hào)控制脈沖幅度，后者用信息符號(hào)控制發(fā)射信號(hào)的時(shí)延。TH-PAM系統(tǒng)解調(diào)過(guò)程同TH-PPM系統(tǒng)唯一不同之處是解調(diào)模板信號(hào)。TH-PAM信號(hào)為Wb(t)。對(duì)接收信號(hào)r(t)采取相關(guān)解調(diào)。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)僅考慮單用戶k且信號(hào)已同步，則r(t)=AS(k)(t) n(t)其標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)檢驗(yàn)過(guò)程如下：（13）Hd:r(t)=AdWb(t) n(t)對(duì)于二進(jìn)制系統(tǒng)并且ej 佳判決規(guī)則如下：H1為真 H 1為真(k)（14） 1, 1，解調(diào)信號(hào)的最佳接收器就是具有比特持續(xù)時(shí)間的相關(guān)器。最

10、t Tir(t)Wb(t)dt 0（15）（16）t Tir(t)Wb(t)dt 02 超寬帶信號(hào)抗干擾性能分析2.1 TH-PPM調(diào)制信號(hào)抗干擾性能分析 2.1.1 單頻正弦干擾下的性能假設(shè)系統(tǒng)僅有單用戶且在通帶內(nèi)有一幅度為a，頻率為fJ的正弦干擾，表示如下：nJ(t)=acos(2 fJt) （17） 接收信號(hào)為r(t)=j=)Wt jTf C(j1)tc d(1j/N(s) n(t) （18）J干擾信號(hào)的功率為J=a2/2，則nJ(t)的雙邊功率譜GJ GJ(f)為 (ffJ) （19）(f)=(J/2) (f fJ) (J/2)假設(shè)解調(diào)模板信號(hào)中由偽隨機(jī)碼12控制的各周期中脈沖起點(diǎn)位置

11、為p1,p2,× ×,pNs,其中，pi=Ci(1)tc (i+1)Tf,i 1,2,.則相關(guān)器的傳輸函數(shù)的模為|H(f)|=|2sin( f )F(f式中,F(f)為W(t)的幅度譜。 相關(guān)器輸出的干擾信號(hào)的雙邊功率譜為)(e j2 fp1ej2 fp2+.ej2 fpNS)| （20）GR(f)=GJ解調(diào)后輸出的干擾信號(hào)的功率為PJ=4Jsin2 (f)|H(f)|2 （21）( fJ )|F(fJ)|2|e (j2 fJp1 e j2 fJp2+. e j2 fJpNs )| （22）2而信號(hào)解調(diào)輸出功率為ps=m2 （23） m= t TiWb(t)Vb(t)dt

12、NSmp （24）mp=W(t)V(t)dt Ep(1= ) （25）式中，Ep為單脈沖能量；mp為單脈沖信號(hào)經(jīng)相關(guān)解調(diào)后的輸出信號(hào)在抽樣時(shí)刻的幅度值； 為 =W(t)W(t b)dt/ W2(t)dt （26）每比特信號(hào)解調(diào)輸出的信號(hào)功率為Ps=Ep(1 2 )2Ns2 （27）) （28） Vb(t)=Wb(t) Wb(t于是，根據(jù)（22）式和（27）式，可得輸出信干比為SIR=PS/PJ=2Ep(12asin( fJ )|F(fJ)|e222)2Ns2+e j2 fJp2 j2 fJp1 .+e j2 fJpNs|2 （29）系統(tǒng)誤碼率為perror=( x2/2)dx （30）結(jié)合以上

13、推導(dǎo)，超寬帶（UWB）無(wú)線通信抗干擾特性的進(jìn)一步分析如下（1）合理選擇系統(tǒng)的參數(shù) ，使sin2( fJ )=0，則式（22）所計(jì)算的干擾輸出功率為0,此時(shí)單頻干擾不會(huì)對(duì)超寬帶無(wú)線電系統(tǒng)造成干擾，由此可得消除TH-PPM調(diào)制的超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)單頻干擾的系統(tǒng)參數(shù)選擇為fJ =k， k=0,1,2,3, （31）(2) 如果此時(shí)調(diào)制參數(shù) 的選擇不滿足式（31），且系統(tǒng)不采用偽隨機(jī)碼進(jìn)行跳時(shí)調(diào)制，則 5pi=(i 1)Tf,(i 1,2,.,Ns)2Ns2Ep(1j2 fJTfSIR=2asin( fJ )|F(fJ)|1+e222)2 j2 fJ2Tf j2 fJ(Ns 1)Tf e+. e| （

14、32）2若選擇干擾頻率滿足fJTf=kk=0,1,2,3,. （33）則|1+e( j2 fJTf e j2 fJ2Tf+. e j2 fJ(Ns 1)Tf)|+N，系統(tǒng)解調(diào)輸出的信干比大大下降，且抗正弦的s能力與Ns無(wú)關(guān)。（3）系統(tǒng)采用周期等于Ns的偽隨機(jī)碼調(diào)制：系統(tǒng)的抗干擾能力要比不采用偽隨機(jī)碼的系統(tǒng)有極大的提高， 和偽隨機(jī)碼一旦固定，使解調(diào)輸出最大干擾功率的干擾頻率固定，可能被干擾方捕獲到最佳干擾頻率，此時(shí)H(f)沒(méi)有明顯的梳狀幅度譜13，即使干擾頻率有些偏移，干擾的效果下降較不采用偽隨機(jī)碼的系統(tǒng)要小。（4）對(duì)于PPM系統(tǒng)，如果1,e如下條件： j2 fJTf,e j2 fJ2Tf,.,

15、e j2 fJ(Ns 1)Tf能均勻地分布在單位圓上，即滿足fJTf=m ，m=1,2,3,.且 m kNs ，k=0,1,2,3,. （34） NS則在解調(diào)輸出端單頻干擾對(duì)PPM的干擾信號(hào)功率為0，即沒(méi)有干擾。2.1.2 阻塞噪聲干擾下的性能假設(shè)接收機(jī)已同步且輸入信號(hào)為r(t)=s(t) nJ(t)，其中s(t)為有用信號(hào)，nJ(t)為阻塞噪聲干擾，在信號(hào)帶寬Bs范圍中的雙邊功率譜為nJ/2，阻塞噪聲干擾功率為J=BsnJ。相關(guān)器的傳輸函數(shù)的模式如（20）式所示，則阻塞干擾信號(hào)通過(guò)相關(guān)器輸出的雙邊功率譜為 GR(f)=(nJ/2)|H(f)| （35） 2解調(diào)輸出的阻塞干擾信號(hào)的功率為PJ=

16、GR(f)df nJ2 +|H(f)|2df=nJ2t iVb2(t)dt nJEb(1= ) 相關(guān)器解調(diào)輸出的信干比為SIR=Ps/PJ Eb(1=系統(tǒng)的誤碼率為Perror=)/nJ （37）(x2/2)dx （38）在雙邊功率譜為N0/2的高斯白噪聲n(t)和雙邊功率譜為nJ/2的阻塞干擾nJ(t)同時(shí)存在的情況下，由于n(t)和nJ(t)相互獨(dú)立，利用線性疊加原理11，則在相關(guān)器通帶范圍內(nèi)的雙邊功率譜為(N0+nJ)/2。系統(tǒng)誤碼率為：Perror其中s=Eb(1=nJ)。(x2/2)dx （39）)/(N0以上分析表明：在有阻塞噪聲干擾時(shí)，系統(tǒng)的誤碼性能與是否采用偽隨機(jī)碼調(diào)制無(wú)關(guān)，僅

17、與系統(tǒng)采用的沖激脈沖能量和Ns的大小有關(guān)。增加阻塞噪聲干擾相當(dāng)于增加熱噪聲幅度，在這一點(diǎn)上，超寬帶無(wú)線電與直接序列擴(kuò)頻通信相似4。 2.1.3部分頻帶噪聲干擾下的性能設(shè)部分頻帶噪聲干擾帶寬為BJ= Bs，其中 <1，干擾的中心頻率為fJ，則干擾信號(hào)的雙邊功率譜為'nJn=J,GJ(f)= 220,f±fJ 其它BJ2 （40）'式中，nJ/2是部分頻帶噪聲干擾在干擾頻帶BJ內(nèi)的雙邊功率譜，nJ/2是阻塞噪聲干擾在干擾頻帶Bs內(nèi)的雙邊功率譜。相關(guān)器的傳輸函數(shù)的模如式（20）所示。部分頻帶噪聲干擾信號(hào)通過(guò)相關(guān)器輸出的雙邊功率譜為JH(fGR(f)=GJ(f)|H(f

18、)|2 20,解調(diào)輸出的部分頻帶干擾信號(hào)的功率為)2,f±fJ 其它BJ2 （41）nPJ= GR(f)df J2 n=J2BJ2BJfJ2fJ+|H(f)|2dfBJ2BJfJ2fJ+|F(f)|2|(1 ej2 fJTb)(ej2 fJP1ej2 fJp2.+ej2 fJpNs)|2df （42）當(dāng)BJ< Bs時(shí)，上式退化為（22）式，部分帶噪聲干擾可近似為單頻正弦干擾。此時(shí)有關(guān)單頻正弦干擾的性能分析也適用于窄帶部分頻帶噪聲干擾。當(dāng)BJ=Bs時(shí)，上式退化為（36）式，此時(shí)的部分頻帶噪聲干擾就變?yōu)樽枞肼暩蓴_。 2.1.4 QAM信號(hào)13對(duì)TH-PPM信號(hào)的干擾設(shè) aj和bj

19、為QAM信號(hào)的信息符號(hào)，在超寬帶信號(hào)的一個(gè)符號(hào)持續(xù)時(shí)間Tb內(nèi)不改變，超寬帶接收機(jī)輸入信號(hào)為r(t)=A p(t jTf CJTc d)j=0Ns 1Ns 1j 0ajcos(2 fJt) bjsin(2 fJt)（43）式中，A為超寬帶無(wú)線電信號(hào)的衰減；fJ為QAM信號(hào)的干擾頻率。相關(guān)解調(diào)器的輸出為sout= r(t)Vb(t)dtTbNs 1=NsAmpj=0(j 1)Tf(j+1)Tf aj cos(2 fJT)Vb(t)dt+bj sin(2 fJt)Vb(t)dt （44） jTfjTf干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)相關(guān)器的輸出為 sJ(t)Ns 1wb=(2sin( fJ ) ajsin fJ(2t

20、2jTf+2Cjtcj=00()p(t)dt+Ns 1wbj=00bjcos fJ(2t 2jTf+2Cjtc()p(t)dt （45）為使QAM信號(hào)對(duì)超寬帶無(wú)線電TH-PPM不造成干擾,系統(tǒng)參數(shù) 的選擇滿足式(31),則式（45）表示的干擾輸出為0，此時(shí)QAM信號(hào)對(duì)TH-PPM調(diào)制的超寬帶無(wú)線電信號(hào)無(wú)干擾。 2.1.5 數(shù)字FM信號(hào)13對(duì)TH-PPM信號(hào)的干擾在數(shù)字FM信號(hào)的干擾下，超寬帶接收機(jī)輸入信號(hào)為 r(t)=ANs 1p(t jTf Cjtc d)Ns 1j=0Accos2j=0(fJ+f bj)t)式中，后一項(xiàng)是FM信號(hào)；f 是數(shù)字控制bj的頻率偏移。接收機(jī)相關(guān)器的輸出為sout=

21、NsAmp Ns 1 (j+1)TfAcj=0jTf cos2 (fJ+f bj)tVb(t)dt ) （47）干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)相關(guān)器的輸出為sJ(t)= 2AcsinNs 1wb( (fJ f bj) )sin( (fj=00J+f bj)(2t 2jTf+2Cjtc )W(t)dt （48）對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字FM系統(tǒng)，bj 0,1，如果系統(tǒng)參數(shù)滿足fJ =k(fJ+f ) k k=0,1,2,3. （49）則數(shù)字FM不會(huì)對(duì)TH-PPM調(diào)制的超寬帶信號(hào)造成干擾。以上主要討論TH-PPM調(diào)制的超寬帶無(wú)線電信號(hào)系統(tǒng)參數(shù) 的選擇對(duì)系統(tǒng)抗窄帶干擾性能的影響，從分析可以看出，在正確的參數(shù)選擇后，窄帶系統(tǒng)不會(huì)對(duì)

22、超寬帶無(wú)線電造成干擾，除系統(tǒng)參數(shù) 之外，超寬帶信號(hào)的脈沖波形、偽隨機(jī)碼的選擇也會(huì)對(duì)抗干擾能力產(chǎn)生影響10。2.2 TH-PAM調(diào)制信號(hào)抗干擾性能分析與TH-PPM調(diào)制相比，TH-PAM調(diào)制沒(méi)有參數(shù) 的選擇，除此之外，脈沖的波形和偽隨機(jī)碼的選擇與TH-PPM幾乎沒(méi)有區(qū)別。因此，兩種調(diào)制方式在抗干擾分析方面，具有很多相同之處。在TH-PAM解調(diào)時(shí)，假設(shè)解調(diào)模板信號(hào)中由偽隨機(jī)碼控制的各周期中脈沖起點(diǎn)位置為()p1,p2,.,pNS，（其中pi=Citc (i+1)Tf,i 1,2,.），則相關(guān)器的傳輸函數(shù)的模為 1|H(f)|=|F(f)e (j2 fp1 e j2 fp2+. e j2 fpNs

23、)| （50）在頻率為fJ 、功率為J 的正弦信號(hào)干擾條件下，解調(diào)后輸出的干擾信號(hào)的功率為PJ=J|F(fJ)|2|e (j2 fp1 e j2 fp2+. e j2 fpNs )| （51）2因此，脈沖波形的選擇、偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)都影響輸出干擾信號(hào)功率大小。對(duì)于PAM調(diào)制，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)滿足（34）所示條件時(shí)，解調(diào)輸出信干比與Ns的選擇無(wú)關(guān)，增加Ns擾能力。2.3 超寬帶無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù) 2.3.1 Rake接收機(jī)對(duì)窄帶干擾的抑制前面分析了超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)參數(shù)的選擇對(duì)抗干擾性能的影響。分析表明，合理的參數(shù)選擇可提高系統(tǒng)的抗干擾性能。下面簡(jiǎn)單討論在系統(tǒng)參數(shù)選定的情況下，采用合理的接收機(jī)構(gòu)降低

24、窄帶干擾的影響5設(shè)窄帶干擾的功率譜密度為NJ,GJ= 20,|f±fJ|其它BJ（52） 2式中，fJ是窄帶干擾的中心頻率；BJ是窄帶干擾的帶寬。窄帶干擾信號(hào)與雙邊功率譜為N0/2加性高斯噪聲疊加后，自相關(guān)函數(shù)為Rn( )=NJBJcos(2 fJ )sin( BJ)N0( ) （53） 2為了討論方便，下面給出超寬帶Rake接收機(jī)的簡(jiǎn)略框圖為r(t)圖 1 Rake接收機(jī)框圖圖1中v(t)為接收機(jī)中解調(diào)模板信號(hào),解調(diào)輸出yi(原式中k與i交換)為yk=L 1i=0rTrrdkci i cini+cdk a n （54）()rurT式中，c=c1,c2,為Rake指峰對(duì)各路徑的加權(quán)矢

25、量； = 1, 2,. urTr a=1;n n1,n2,.,nL;ni=t=LT是路徑增益矢量；n(t j)v(t)dt;t(t)v(t)dt;dkur噪聲在匹配濾波器輸出的相關(guān)矩陣為Rn=EnnT，第(k,i)個(gè)元素為ur Rn =Enkni kit1=t2Rn(t1=t2 k i)v(t1)v(t2)dt1dt2 （55）由于窄帶干擾的帶寬遠(yuǎn)小于超寬帶信號(hào)的帶寬，可以假設(shè)模板信號(hào)的傅立葉變換v(f)在窄帶干擾的頻帶范圍內(nèi)保持恒定，因此，式（55）可近似為ur2 Rn vf () NJBJcos(2 fJ( i kik)sin( i k)Bj)N0Rv( i 2k) （56）式中，Rv(

26、)是v(t)的自相關(guān)函數(shù)。由式（54）可得解調(diào)輸出的瞬時(shí)信噪比（噪聲包括窄帶干擾）為rTr2rTr|ca|2|ca| SNR= 2 T2 T （57）E|cn|cRncrr如果不存在窄帶干擾，傳統(tǒng)的Rake接收機(jī)取c=a時(shí)，式（57）達(dá)到最大值。存在窄帶干擾時(shí)，對(duì)于MMSE Rake接收機(jī),如果加權(quán)矢量為rur 1rc= Rna （58）那么,可達(dá)到最大瞬時(shí)信噪比rTur 1rSNR= aRna （59）2為獲的式(59)的平均值,首先根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)定無(wú)線信道時(shí)延擴(kuò)展小于1/Bw,大于1/fJ。rj2根據(jù)設(shè)定，sinc( i k)Bw) 1.記z= e urrrrHN0Rn=Rv(0)I R

27、ezz2f 1,ej2f 2,.,ej2fL，則T()（60）2Nk|V(fk)|Bw=2 （61）NRv0rur 12 I Rn=N0Rv0rHr rrHrrHr rT 1+0.5zz Rezz 0.5RezzzzrHr 2rHr 2 1+0.5zz 0.25|zz|()()（62）由于無(wú)線信道時(shí)延擴(kuò)展大于1/fJ，因此， i可近似為獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量11，且服從范圍的均勻分布，zi在單位圓上均勻分布。 此時(shí)平均信噪比為urur 1urSNR=ESNR E Rn =22 2N0Rv02(L, ) （63）2(L, )1，表示窄帶干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響程度，其值越小，影響越大。1+0.5L 0

28、.5Rez122(L, )= 1 E 21 +0.5L 0.25(i(z)i i2)i(z)22（64）當(dāng)Rake接收機(jī)的指峰數(shù)L=1時(shí)，接收機(jī)對(duì)窄帶干擾沒(méi)有任何壓縮效果；L越大，干擾被抑制的程度越大；當(dāng)L趨向無(wú)限時(shí)，干擾被完全抑制。由式（61）、式（63）、式（64）可以看出，在設(shè)定的條件下，路徑時(shí)延和路徑衰減的具體分布對(duì)系統(tǒng)的平均信噪比沒(méi)有影響。 2.3.2 其它抗干擾技術(shù)9除了以上提到的采用MMSE Rake接收機(jī)壓縮窄帶信號(hào)干擾外,常用的抗干擾方式還有利用譜估計(jì)理論和干擾對(duì)消的方法去除單頻干擾,其接收框圖如圖2所示.其基本思路是：首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣,然后通過(guò)頻域處理,對(duì)干擾信號(hào)的頻

29、率進(jìn)行估計(jì),進(jìn)而在時(shí)域中判斷出干擾信號(hào)的幅度和相位,產(chǎn)生一個(gè)與干擾信號(hào)同頻、同相、等幅的參考信號(hào)，通過(guò)相減器達(dá)到干擾抑制的目的。值得注意的是，這些抗干擾的性能分析和抗干擾技術(shù)都是建立在接收機(jī)信號(hào)處理的基礎(chǔ)之上的，即假設(shè)超寬帶信號(hào)能被順利接收并通過(guò)放大器放大。實(shí)際上，這一前提在強(qiáng)干擾的情況下是不能成立的，因?yàn)閺?qiáng)干擾會(huì)造成接收機(jī)的前端設(shè)備飽和，放大器難以正常工作9。必須考慮采用其它抗干擾技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題r3 結(jié)束語(yǔ)超寬帶無(wú)線電是通信領(lǐng)域出現(xiàn)的一種具有廣泛應(yīng)用前景的新技術(shù)，有很多問(wèn)題需要解決，其中干擾問(wèn)題是影響超寬帶技術(shù)被有效使用的重要問(wèn)題。文中首先闡述了超寬帶無(wú)線通信的抗干擾性能，特別是對(duì)超寬帶

30、無(wú)線通信基本調(diào)制方式TH-PPM的抗干擾性能進(jìn)行了詳細(xì)分析，討論了對(duì)超寬帶系統(tǒng)抗干擾性能造成影響的主要因素。同時(shí)還簡(jiǎn)要討論了超寬帶無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù)問(wèn)題。而此論文中只討論了影響超寬帶使用的干擾問(wèn)題的一個(gè)方面，還有一個(gè)方面就是超寬帶無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)對(duì)其它無(wú)線系統(tǒng)的干擾。直到目前為止，超寬帶用非常寬的帶寬來(lái)收發(fā)無(wú)線電信號(hào)，而實(shí)際上并不存在如此寬的空閑頻帶，總要有部分頻帶與現(xiàn)有無(wú)線系統(tǒng)，如航空、軍事、安全、天文等領(lǐng)域的無(wú)線系統(tǒng)使用的頻帶相重疊，甚至?xí)?duì)GPS等其它窄帶無(wú)限通信形成干擾11。因此，在目前超寬帶只能得到有限的應(yīng)用，可以說(shuō)超寬帶是一種以共享其他無(wú)線通信頻帶為前提的通信技術(shù)。雖然超寬帶仍面臨

31、不少問(wèn)題，但隨著各國(guó)際科研人員的共同努力，在技術(shù)上會(huì)更加完善，且會(huì)更加有效地服務(wù)于人們的生活之中。在本課題的完成過(guò)程中得到任新成老師的悉心指導(dǎo)，使得本課題得以順利完成，在此表示忠心感謝！ 參考文獻(xiàn)：1 葛利嘉,華蘇重. 超寬帶無(wú)線電及其在軍事通信中的應(yīng)用前景J. 重慶通信學(xué)院學(xué)報(bào), 2000年第19期.2 岳光榮,葛利嘉. 超寬帶無(wú)線電綜述J. 解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2002年第3卷第2期.3 張賢達(dá), 保錚. 通信信號(hào)處理M. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,2000年.8793.4 Proakis J. G. Digital CommunicationM.北京: 電子工業(yè)出版社（影印版）,1998年.101217.5 岳光榮. 超寬帶無(wú)線電的性能分析和應(yīng)用研究J.重慶: 重慶通信學(xué)院學(xué)報(bào),2002年第20期.6 祁玉生,邵世祥. 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)M. 北京: 人民郵電出版社, 1999年.5689.7 李唐, 劉亞峰. 超寬帶無(wú)線通信技術(shù)概述碩士學(xué)位論文: 南京: 南京郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2003年第8期8 Proakis J. G. Digital CommunicationM.北京: 電子工業(yè)出版社（影印版）,1998年.3850.9 岳光榮,葛利嘉. 超寬帶無(wú)線電性能研究A. 第八屆海峽倆岸無(wú)線電技術(shù)研討會(huì)論文集. 2001年.10 Proakis J. G. Dig