專利名稱：一種改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超寬帶脈沖設(shè)計領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用于超寬帶系統(tǒng)的改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
超寬帶技術(shù)是一種采用時域持續(xù)時間極短的超寬帶脈沖的無載波通信方式，能在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，且超寬帶脈沖的功率譜密度(PSD)極小，并具有擴頻通信的特點。主要應(yīng)用于無線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、雷達測距定位等領(lǐng)域。由于超寬帶脈沖占用很大的帶寬，可能導(dǎo)致超寬帶設(shè)備與其它現(xiàn)有的通信系統(tǒng)之間形成干擾， 為了解決這個問題，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)于2002年2月對超寬帶設(shè)備的輻射功率進行了限制，分別制定了室內(nèi)、外超寬帶設(shè)備的輻射掩蔽?，F(xiàn)有的一些方法主要從兩大方面對超寬帶脈沖設(shè)計技術(shù)進行了研究一是以高斯函數(shù)及其導(dǎo)函數(shù)為基函數(shù)來設(shè)計超寬帶脈沖；另外就是以升余弦函數(shù)、厄爾密特多項式、扁長球體波函數(shù)等一些時域窄脈沖為對象來設(shè)計超寬帶脈沖，使設(shè)計的超寬帶脈沖達到FCC 規(guī)定的輻射掩蔽限值。王勇、于大鵬等提出了一種可以滿足FCC輻射掩蔽要求且較容易實現(xiàn)的正弦調(diào)制高斯脈沖，能夠有效地解決超寬帶系統(tǒng)的兼容性問題，但頻譜利用率較低。周劉蕾、朱洪波等通過選取理想的高斯導(dǎo)函數(shù)階數(shù)和成形因子來逼近FCC規(guī)定的輻射掩蔽限值，但在低頻段的利用率較低。Parr B,Cho B等提出了一種基于特征值分解的超寬帶脈沖設(shè)計算法，對 FCC輻射掩蔽的逼近效果較理想，但該算法沒有完備的表達式。胡江、郭鋒等采用相同脈沖形成因子的不同幅度和延遲的高斯脈沖組合實現(xiàn)對FCC輻射掩蔽的逼近，但算法及實現(xiàn)方式較復(fù)雜。Rumin Yang, Chengbo Yu等提出了一種以Hermite-Gaussian函數(shù)為正交基的自適應(yīng)脈沖設(shè)計算法，能滿足FCC輻射掩蔽的限制，但對其所允許的功率譜利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有設(shè)計算法存在的不足，提供用于超寬帶系統(tǒng)的一種改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法。本發(fā)明將FCC輻射掩蔽的0 10. 6GHz頻帶分成四個子頻帶，在每個子頻帶中分別以高斯導(dǎo)函數(shù)作為基函數(shù)逼近FCC輻射掩蔽，得到使功率譜利用率最優(yōu)的子脈沖，使得到的四個子脈沖通過并行的四個帶通濾波器，將帶通濾波器的輸出子脈沖相加，得到0 10. 6GHz頻帶的超寬帶脈沖。該方法分為五個部分實現(xiàn)。具體方法為1.將0 10. 6GHz頻帶分成四個常用的子頻帶。四個子頻帶分別為0_960ΜΗζ， 960-1610ΜΗζ,1610-3IOOMHz 和 3100_10600ΜΗζ ；2.設(shè)計四個帶通濾波器這四個帶通濾波器的通帶頻率響應(yīng)與所劃分的四個子頻帶是相對應(yīng)的。3.對每個子頻帶，選擇一個脈沖成形因子和高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)的階數(shù)；子頻帶最優(yōu)的子脈沖通過在滿足FCC輻射掩蔽的同時使功率譜利用率最優(yōu)時得到。4.把每個子頻帶對應(yīng)的子脈沖輸入到相應(yīng)的帶通濾波器。5.將并行的四個帶通濾波器的輸出子脈沖相加，得到最終期望的超寬帶脈沖。其中，各子脈沖設(shè)計方法如下①用試湊法選擇一個合適的脈沖成形因子α、η階的高斯導(dǎo)函數(shù)，作為基函數(shù)。②隨機產(chǎn)生一組權(quán)重系數(shù){ak，k = 1，2，…，η}作為初始的權(quán)重系數(shù)序列K。子脈沖p(t)的表達式為
權(quán)利要求
1.一種改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法，其特征在于，把FCC輻射掩蔽的 0 10. 6GHz頻帶分成四個子頻帶，在每個子頻帶中分別以高斯導(dǎo)函數(shù)作為基函數(shù)逼近FCC 輻射掩蔽，得到使功率譜利用率最優(yōu)的子脈沖，將得到的四個子脈沖通過并行的四個帶通濾波器，把帶通濾波器的輸出子脈沖相加，得到0 10. 6GHz頻帶的超寬帶脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的一種改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟a.將0 10.6GHz頻帶分成四個常用的子頻帶0_960ΜΗζ，960-16IOMHz， 1610-3IOOMHz 和 3100_10600ΜΗζ ；b.設(shè)計四個帶通濾波器，使它們的通帶頻率響應(yīng)與所劃分的四個子頻帶相對應(yīng)；c.對每個子頻帶，選擇一個脈沖成形因子α和高斯導(dǎo)函數(shù)的階數(shù)，對于每個子頻帶， 超寬帶子脈沖通過在滿足FCC輻射掩蔽的同時使功率譜利用率最優(yōu)時得到；d.將每個子頻帶對應(yīng)的子脈沖輸入到相應(yīng)的帶通濾波器中；e.將并行的四個帶通濾波器的輸出子脈沖相加，得到最終期望的超寬帶脈沖。
3.如權(quán)利要求1、2所述的一種改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法，其特征在于，還包括各子脈沖設(shè)計方法a.用試湊法選擇一個脈沖成形因子α、n階的高斯導(dǎo)函數(shù)，作為基函數(shù)；b.隨機產(chǎn)生一組權(quán)重系數(shù){ak，k= 1,2,…，η}作為初始的權(quán)重系數(shù)序列Atl，子脈沖 p(t)的表達式為
全文摘要
本發(fā)明一種改進的基于高斯函數(shù)的超寬帶脈沖設(shè)計方法，涉及超寬帶脈沖設(shè)計領(lǐng)域。為在美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)規(guī)定的輻射掩蔽下，使超寬帶脈沖達到功率譜利用率的最大化，本發(fā)明首先把0～10.6GHz頻帶分成四個子頻帶；然后，在每個子頻帶中分別以高斯導(dǎo)函數(shù)作為基函數(shù)逼近FCC輻射掩蔽，得到功率譜利用率最大的子脈沖。最后，讓得到的四個子脈沖通過一組并行的帶通濾波器，把帶通濾波器的輸出子脈沖相加，得到0～10.6GHz頻帶的超寬帶脈沖。相對于現(xiàn)有的超寬帶脈沖設(shè)計方法，本發(fā)明所得的超寬帶脈沖頻譜在滿足FCC輻射掩蔽的同時，能在0～10.6GHz頻帶有效利用FCC輻射掩蔽所允許的功率限值，提高了功率譜利用率。
文檔編號H04B1/717GK102291163SQ20111015630
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者張家凱, 李莉, 武曉東 申請人:上海師范大學(xué)