基于高斯脉冲的超宽带系统信道容量计算

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1、基于高斯脉冲的超宽带系统信道容量计算张
磊,王红星,苏艳琴(海军航空工程学院,山东烟台264001)摘
要:针对多进制PPM调制UWB系统中的高斯系列脉冲,在多用户和高斯信道的情况下,对系统的信道容量进行了研究和分析,重点对符合FCC室内外频谱规定的两种脉冲进行了分析比较。仿真结果显示,不同的高斯脉冲对系统的信道容量具有一定的影响。在此基础上,给出了影响信道容量的主要因素。关键词:UWB;高斯脉冲;信道容量;多用户中图分类号:TN914
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文献标识码:A


文章编号:1003-3114(2008)05-34-3CapacityofUWBSystemBasedonVariou

2、sGaussianPulsesZHANGLei,WANGHongxing,SUYanqin(NavalAeronauticalEngineeringInstitute,YantaiShandong264001,China)Abstract:ThispaperstudiesthechannelcapacitywithrespecttoGaussianserialpulsesofMaryPPMUWBcommunicationsystemsunderstatusofmultipleaccessandadditivewhiteGaussiannoise(AWGN)channel,e

3、speciallymakescomparisonbetweenthetwokindsofGaussianpulsesconformingtotheFCCregulations.Thesimulationresultsdemonstratethatthecapacityisinfluencedbyvariouspulses.Thenthemainfactorofinfluenceisgiven.ThisconclusionishelpfulforthepulseanalysisandselectionforUWBsystems.Keywords:UWB;Gaussianpulse;c

4、hannelcapacity;multipleaccess(k)(k)(k)0
引言A=Ep表示第k个用户的幅度,Ep表示脉(k)冲能量,Tf表示每帧时间长度,cj表示第k个用户[1]UWB系统常用的调制方式是脉冲位置调制(k)的跳时序列,Tc表示跳时序列的单位时移,dj表(PulsePositionModulation),通过改变脉冲的位置来(k)示第k个用户的数据调制时移,dj!{
1,
2,∀,区别不同的数据。在此基础上,通过跳时(Time
M},这里假设
1=0,
1<
2<∀<
M

5、Rs=1/(NpTf),Np为表示干扰(MultipleAccessInterference)往往是影响系统误一个符号的脉冲数。符号持续时间为Ts=NpTf,因码率性能的最大因素。之前有一些文章对几种基本[3,4]此,扩展比定义为=Tf/Tp。脉冲波形下的信道容量问题进行了研究。在本为了简化,且不失一般性,这里假设每个符号只文中,针对不同高斯脉冲波形下、多进制PPM调制用一个脉冲传输,即Np=1,因此Ts=Tf,每个符号的信道容量进行了分析计算,重点分析了适合FCC的能量等于每个脉冲的能量,Es=Ep。规定的脉冲波形的信道容量计算结果,并与其他的对于所有的用户来说,其接收信号为:

6、脉冲进行了比较。Nu(k)(k)R(t)=S(t-)+n(t),(2)1
UWB系统模型k=1(k)式中,为第k个用户的时延,n(t)表示零均值高这里对一个多用户的、跳时多进制PPM系统模斯白噪声,功率谱密度为N0/2。型进行分析。Nu表示系统用户数,则第k个用户的这里假设用户k=1的信号是希望接收的信[3,4]发射信号形式为:号。单用户的最佳接收机M进制的脉冲相关接收k(k)(k)(k)机,后面有一个判决器。这里假设用户k=1的信S(t)=Ap(t-jTf-cjTc-dj),(1)j=-(1)号已经很好的同步了,即已知,而且,在接收端,式中,p(t)表示UWB脉冲波形,脉冲宽

7、度为Tp,(1)跳时序列cj也是已知的。对于用户k=1来说,M收稿日期:2008-01-04进制的脉冲相关接收机包含M个滤波器,与其匹配作者简介:张磊(1979-),男,博士研究生,主要研究方向:现代通信(1)技术等。的基本函数为!i(t)定义为:
34RadioCommunicationsTechnologyVol
34No
52008
(1)(1)!i(t)=p(t-
i-),i=1,∀,M。(3)这里,图1和图2给出了高斯1、2、5、7阶导数函数在抽样时间t=j