[發明專利]一種基于時頻聯合調制的超寬帶無線傳感器通信方法

有效

• 申請號: 201310548868.0
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103580723A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 周城;趙德雙;徐璐瑤;王秉中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/7176
• 分類號: H04B1/7176
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及無線通信技術，具體的說是涉及一種基于時頻聯合調制的超寬帶無線傳感器通信方法。

背景技術

超寬帶屬于一種低功耗、綠色的、輻照安全的、短距離無線通信技術。它采用短時脈沖或有載波的寬譜信號攜帶二進制信息，實現無線通信。相對于傳統的窄帶載波無線通信系統，超寬帶系統具有低功率譜、低截獲、低功耗、抗干擾能力強、數據傳輸速率高、多徑分辨能力強以及能與現有無線通信系統共享頻譜等優點。這些獨特的技術優勢使其在物聯網、智能電網、智慧家庭、智能交通、醫療護理、環境監測、精細農業、航空航天、軍事偵測等領域具有廣闊的應用前景，并成為當前短距離無線局域網（Wireless?Local?Area?Networks，WLAN）、低功耗無線傳感器網絡（WSN，Wireless?Sensor?Networks）、高安全性體域網（BAN，Body?Area?Networks）等無線通信技術的研究前沿。

調制與解調是超寬帶無線通信系統中一項極為關鍵的核心技術，它對系統的通信性能具有決定性影響。因此，自超寬帶技術提出以來，調制與解調方法一直都是超寬帶系統研究中的重點，同時也是難點。目前，研究最為廣泛的超寬帶無線信息調制與解調方法主要有：1、脈沖位置調制（Pulse?Position?Modulation，PPM）例如：V.Yajnanarayana,et?al.Design?of?impulse?radio?UWB?transmitter?for?short?range?communications?using?PPM?signals,IEEE?International?Conference?on?Electronics,Computing?and?Communication?Technologies(CONECCT),pp.1-4,Jan.2013；2、開關調制（On-Off?Keying，OOK），例如：X.Cheng,et?al.Optimal?BER-Balanced?Combining?for?Weighted?Energy?Detection?of?UWB?OOK?Signals,IEEE?Communications?Letters,vol.17,no.2,pp.353-356,Feb.2013；3、脈沖幅度調制（Pulse?Amplitude?Modulation，PAM），例如：J.Xu,et?al.Singular?Value?Decomposition-Based?Algorithm?for?Noise?Suppression?of?TH-PAM?UWB?Signal?in?AWGN?Channel,7th?International?Conference?on?Wireless?Communications,Networking?and?Mobile?Computing(WiCOM),pp.1-3,23-25,Sep.2011；4、正交頻分復用（Orthogonal?Frequency?Division?Modulation,OFDM），例如：A.Khalil,et?al.Spectrum?sharing?optimization?model?for?multiuser?linear-precoded?OFDM?UWB?systems,Wireless?Communications?and?Networking?Conference(WCNC),pp.1467-1472,April?2012。

在上述調制方法中，PPM、PAM和OOK不需要復雜的數字調制/解調算法、電路結構簡單、便于實現。因此，在超寬帶技術發展初期，人們對其研究廣泛。但是，這三種調制方法受限于在簡易的超寬帶系統中應用。這是因為它們占據非常寬的頻譜資源且頻譜連續分布，不易實現對頻譜資源的靈活配置與管理，極易引起頻譜干擾，對其他短距離窄帶無線通信系統性能會造成嚴重影響。相比較而言，采用正交信道調制的OFDM技術，則能夠利用靈活的頻譜資源配置和發射功率控制等管理功能來規避頻譜沖突，同時也具有較高的通信速率，是當前研究的熱點。但是，由于缺乏對時域信息的利用，在實際的OFDM系統中，很難充分發揮超寬帶原本具有的一些獨特技術優勢，諸如測距、定位、時域加密等，這些技術在WLAN、WSN以及BAN中均具有十分重要的應用。