專利名稱：一種基于直接序列cdma-uwb的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種基于直接序列碼分多址-超寬帶(Code Division Multiple Access-Ultra Wideband, CDMA-UWB)的認(rèn)知無(wú)線電發(fā)射機(jī)，它是一種基于襯底式 (Underlay)接入方式的超寬帶認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)設(shè)備。特別是該設(shè)備采用超寬帶脈沖序列為發(fā)射脈沖，以具有零相關(guān)區(qū)的具有更好的誤碼率性能橋函數(shù)三值序列為輸入序列。 本發(fā)明屬于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)：
最近二十年里，隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線通信的需求迅速增加，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)快速增長(zhǎng)。因許多主要無(wú)線頻譜已經(jīng)分配給特定的應(yīng)用，頻譜的稀缺變得越來(lái)越嚴(yán)重。因此，如何在有限的頻譜資源下滿足人們對(duì)無(wú)線通信日益增長(zhǎng)的需求是無(wú)線通信領(lǐng)域一個(gè)十分重要和艱巨的任務(wù)。最近測(cè)試表明授權(quán)頻譜沒(méi)有被充分利用。在此背景下，一類重用頻譜資源的無(wú)線電技術(shù)被一些研究機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)制定組織相繼提出，這其中最典型的是超寬帶無(wú)線通信技術(shù)(Ultra Wideband, UffB)和認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)(Cognitive Radio，CR)。這兩種技術(shù)因其誘人的應(yīng)用前景而發(fā)展迅速。并且由于它們?cè)陬l譜重用方式，技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面等諸多不同， 將兩種技術(shù)相結(jié)合的進(jìn)一步研究新奇關(guān)注。
超寬帶技術(shù)自上世紀(jì)90年代起應(yīng)用于民用領(lǐng)域之后，在國(guó)際上掀起了一股研究熱潮，被認(rèn)為是下一代無(wú)線通信的革命性技術(shù)。超寬帶作為一種與傳統(tǒng)技術(shù)有很大不同的無(wú)線通信技術(shù)，具有高速率，低成本，低功耗的特點(diǎn)，使得UWB成為下一代短距離高速率無(wú)線通信的最佳候選技術(shù)。超寬帶技術(shù)目前可分為兩類基于窄脈沖式的沖擊類UWB和基于調(diào)制載波擴(kuò)頻式的載波類UWB。相應(yīng)地，目前在國(guó)際上占主要地位的UWB設(shè)計(jì)方案包括直接序列 CDMA-UWB 方案和多載波 OFDM-UWB (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交頻分復(fù)用)方案。CDMA-UWB是基于脈沖的UWB方案，而OFDM-UWB是基于多載波的UWB 方案，它采用OFDM技術(shù)傳輸子帶信息，兩種技術(shù)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。
認(rèn)知無(wú)線電作為一種革命性智能頻譜共享技術(shù)，可以顯著地提高頻譜的使用率， 近幾年受到了人們的廣泛關(guān)注。認(rèn)知無(wú)線電的概念是軟件無(wú)線電的進(jìn)一步拓展作為一種全新的智能無(wú)線通信技術(shù)，認(rèn)知無(wú)線電涵蓋面更為廣泛，認(rèn)知無(wú)線電的功能也更加強(qiáng)大。
橋函數(shù)系是一種由三值“-1 ”、“0”、“ 1，，元素構(gòu)成的非正弦正交函數(shù)系——橋函數(shù)系，憑借它的移位參數(shù)來(lái)對(duì)序列內(nèi)部零元素?cái)?shù)目的可重構(gòu)的能力和優(yōu)良的抗同步誤差、抗多徑和多址干擾的能力，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。橋函數(shù)序列具有的零元素?cái)?shù)目可重構(gòu)的能力，讓它能根據(jù)工作的無(wú)線環(huán)境來(lái)調(diào)整碼的長(zhǎng)度、碼集的大小和碼型。
認(rèn)知無(wú)線電的動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)可分為交互式接入(Overlay)和襯底式接入 (Underlay)。Overlay動(dòng)態(tài)頻譜接入具體來(lái)講就是一個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)利用未被使用的一段頻譜接入網(wǎng)絡(luò)；這種情況對(duì)授權(quán)用戶造成的干擾最小。Underlay動(dòng)態(tài)頻譜接入這種方案利用了蜂窩網(wǎng)絡(luò)的頻譜擴(kuò)展技術(shù)。一旦獲得了頻譜分配映射圖(Channel Map，CM)，認(rèn)知節(jié)點(diǎn)便開(kāi)始傳輸，在這段頻譜上，授權(quán)用戶把認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的傳輸當(dāng)成噪聲來(lái)處理，因而，這種方案需要復(fù)雜的擴(kuò)頻技術(shù)。與Overlay頻譜共享方案相比，這種方案可以利用更寬的帶寬。
所以，本發(fā)明以Underlay方式為接入技術(shù)，以高斯脈沖為發(fā)送脈沖，以三值橋函數(shù)序列為擴(kuò)頻序列，搭建起基于直接序列CDMA-UWB的新型認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
1、目的
本發(fā)明的目的是提供一種基于直接序列CDMA-UWB的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，該設(shè)備采用具有更好的抗多徑干擾和抗多址干擾的能力的具有零相關(guān)區(qū)的三值橋函數(shù)擴(kuò)頻序列。
2、技術(shù)方案
本發(fā)明一種基于直接序列CDMA-UWB的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，它主要由橋函數(shù)三值序列源，超寬帶脈沖發(fā)生器和二進(jìn)制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)調(diào)制器三部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，他們之間的關(guān)系是橋函數(shù)三值序列源得到橋函數(shù)三值序列，超寬帶脈沖信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，上述兩種信號(hào)進(jìn)入到二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器分別作為調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，在該調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制， 并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去。
1橋函數(shù)三值序列源
橋函數(shù)三值序列源是從存儲(chǔ)器里取出一組橋函數(shù)三值序列輸送到BPSK調(diào)制器的一種裝置，該裝置的使用，可以使橋函數(shù)三值序列這一具有零元素?cái)?shù)目可重構(gòu)的能力、具有優(yōu)良的抗同步誤差、抗多徑和多址干擾的能力的序列，方便的應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，極大地提高通信系統(tǒng)的可靠性。該裝置把撥碼開(kāi)關(guān)和存儲(chǔ)器兩個(gè)模塊整合在一起，彼此相互連接，再?gòu)拇鎯?chǔ)器里取出一組橋函數(shù)三值序列輸送到BPSK調(diào)制器。該撥碼開(kāi)關(guān)是型號(hào)為 PW3310GBE,是一個(gè)二進(jìn)制撥碼開(kāi)關(guān)，通過(guò)手動(dòng)撥碼輸入得到一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器的型號(hào)是AT87F51，它是集成芯片，集成有8051處理器，有4KB的程序存儲(chǔ)容量，有128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，通過(guò)8位地址線輸入地址，從數(shù)據(jù)線輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù).其執(zhí)行過(guò)程是把事先得到的多組橋函數(shù)三值序列存放在型號(hào)為AT87F51存儲(chǔ)器里，通過(guò)型號(hào)為PW3310GBE的撥碼開(kāi)關(guān)輸入8位二進(jìn)制數(shù)，將這8位二進(jìn)制數(shù)輸入到存儲(chǔ)器的地址線中，從中選擇一組橋函數(shù)三值序列輸入到BPSK調(diào)制器中。所謂橋函數(shù)三值序列是一類可以取得“+1 ”、“0”、“-1，，三種值、具有正交特性的一類特殊序列，這種序列可以通過(guò)將沃爾什函數(shù)的復(fù)制方法和方塊脈沖函數(shù)的移位相結(jié)合來(lái)得到相應(yīng)的序列。該部分的執(zhí)行過(guò)程如圖3所示。
2超寬帶脈沖發(fā)生器
該超寬帶脈沖發(fā)生器是經(jīng)過(guò)調(diào)研而得到的一種超寬帶脈沖發(fā)生器，使用三極管、 電阻和電容等基本元器件通過(guò)模擬仿真，搭建簡(jiǎn)單實(shí)用電路而成，它可以產(chǎn)生占空比極低的超寬帶脈沖信號(hào)作為系統(tǒng)的調(diào)制脈沖，能充分的利用有限的帶寬。其原理主要是利用晶體二極管的雪崩效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生需要的UWB脈沖效應(yīng)，其工作電路圖如圖4所示。將三個(gè)型號(hào)為3DB2B的連接方式為共集電極的晶體管串聯(lián)起來(lái)，對(duì)多個(gè)晶體管的基極同時(shí)加入觸發(fā)脈沖信號(hào)，在第三個(gè)三極管的發(fā)射極再連接一個(gè)三極管起隔離作用，從第4個(gè)3DB2B三極管的發(fā)射極輸出超寬帶脈沖信號(hào)。我們知道一般的晶體三級(jí)管的輸出特性分為四個(gè)區(qū)域飽和、線性、截止與雪崩區(qū)，當(dāng)晶體管的集電極電壓很高時(shí)，集電結(jié)的載流子被強(qiáng)電場(chǎng)加速，從而獲得很大能量，它們與品格碰撞時(shí)產(chǎn)生了新的電子-空穴對(duì)，新生的電子、空穴又分別被強(qiáng)電場(chǎng)加速而重復(fù)上述過(guò)程。于是流過(guò)集電結(jié)的電流便“雪崩”式迅速增長(zhǎng)，這就是晶體管的雪崩倍增效應(yīng)，
3二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器
二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器(即BPSK調(diào)制器)是利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來(lái)表現(xiàn)信息鍵控移相方式的一種。BPSK調(diào)制器使用了基準(zhǔn)的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方為0，另一方為1，從而可以同時(shí)傳送接受2值(1比特)的信息。BPSK調(diào)制器就是在UWB脈沖發(fā)生器輸出端得到的UWB脈沖信號(hào)的作用下，對(duì)橋函數(shù)三值序列源產(chǎn)生的序列進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，在調(diào)制的過(guò)程中考慮到原始信號(hào)能量的限制和發(fā)射過(guò)程中能量的損耗嚴(yán)重，所以還會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅值和功率的放大，所以在本發(fā)明中使用集雙路平衡混合器、緩沖本振、可變?cè)鲆婧凸β史糯笥谝惑w的數(shù)字集成芯片MAX2402，其功能框圖如圖5所示，經(jīng)過(guò)該芯片的調(diào)制將原始序列調(diào)制成適合在相應(yīng)的信道中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去。
本發(fā)明的工作原理及流程簡(jiǎn)述如下從橋函數(shù)三值序列源得到橋函數(shù)三值序列， 超寬帶脈沖信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，上述兩種信號(hào)送入到二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器分別作為調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，在調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去。
3、優(yōu)點(diǎn)及功效
1本發(fā)明采用Underlay接入技術(shù)的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，可以使用較寬的帶寬，提高頻譜的使用率。
2本發(fā)明根據(jù)前人研究基礎(chǔ)，得到一種產(chǎn)生超寬帶脈沖的超寬帶脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生占空比極低的超寬帶脈沖，使通信系統(tǒng)能充分利用有限的帶寬。
3本發(fā)明的調(diào)制器部分使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的集成芯片MAX2402，方便好用，性能良好。
4本發(fā)明所構(gòu)建的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)采用三值橋函數(shù)序列作為擴(kuò)頻序列，橋函數(shù)序列具有的零元素?cái)?shù)目可重構(gòu)的能力，讓它能根據(jù)工作的無(wú)線環(huán)境來(lái)調(diào)整碼的長(zhǎng)度、碼集的大小和碼型，可以有效地增強(qiáng)系統(tǒng)抗多址干擾的能力，能極大地提高通信系統(tǒng)的可靠性。

圖1是認(rèn)知無(wú)線電通信系統(tǒng)的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖3是從預(yù)先存放序列的存儲(chǔ)器中取序列的原理示意圖4是本發(fā)明中的UWB脈沖發(fā)生器的電路示意圖5是BPSK調(diào)制器所使用的集成芯片MAXM02的功能結(jié)構(gòu)示意圖6是BPSK調(diào)制器所使用的數(shù)字集成芯片MAXM02的工作電路示意圖中的符號(hào)說(shuō)明如下
圖1中的A、B和C分別表示發(fā)射機(jī)，傳輸信道和接收機(jī)；
圖3中的W(n)表示從存儲(chǔ)器中取出來(lái)的橋函數(shù)三值序列；
圖4中的Vil表示輸入的方波序列，Vol表示產(chǎn)生的產(chǎn)寬帶脈沖；
圖5中的input表示調(diào)制器的輸入信號(hào)，D表示BPSK中的調(diào)制緩沖器，E表示混合器，F(xiàn)表示可變?cè)鲆婵刂?，F(xiàn)’表示可變?cè)鲆婵刂戚斎肽_，G表示功率放大器，G’表示功率放大器的調(diào)整腳，output表示調(diào)制器的輸出信號(hào)，H表示主偏置，H’表示主偏置是否關(guān)閉的控制腳，I表示本振輸入緩沖器，LO+和LO-分別表示調(diào)制器的輸入本振信號(hào)的差分輸入正向端和反相端；
圖6中的J表示集成芯片MAXM02 ;1，2，…，18，19，20表示MAXM02的管腳號(hào)； (五)具體實(shí)施方案
本發(fā)明一種基于直接序列CDMA-UWB的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，就單用戶系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，該發(fā)射機(jī)由橋函數(shù)三值序列源、超寬帶脈沖發(fā)生器和二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器三部分構(gòu)成。他們之間的關(guān)系是橋函數(shù)三值序列源得到橋函數(shù)三值序列，超寬帶脈沖信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，上述兩種信號(hào)進(jìn)入到二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器分別作為調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，在調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去。
所述橋函數(shù)三值序列源就是得到一組所需要的橋函數(shù)三值序列的裝置，該裝置的使用，可以使橋函數(shù)三值序列這一具有零元素?cái)?shù)目可重構(gòu)的能力、具有優(yōu)良的抗同步誤差、 抗多徑和多址干擾的能力的序列，方便的應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，極大地提高通信系統(tǒng)的可靠性。該裝置把撥碼開(kāi)關(guān)和存儲(chǔ)器兩個(gè)模塊整合在一起，彼此相互連接，再?gòu)拇鎯?chǔ)器里取出一組橋函數(shù)三值序列輸送到BPSK調(diào)制器。該撥碼開(kāi)關(guān)是型號(hào)為PW3310GBE，是一個(gè)二進(jìn)制撥碼開(kāi)關(guān)，通過(guò)手動(dòng)撥碼輸入得到一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器的型號(hào)是AT87F51，它是集成芯片，集成有8051處理器，有4KB的程序存儲(chǔ)容量，有128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，通過(guò)8位地址線輸入地址，從數(shù)據(jù)線輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù).其執(zhí)行過(guò)程是把事先得到的多組橋函數(shù)三值序列存放在型號(hào)為AT87F51存儲(chǔ)器里，通過(guò)型號(hào)為PW3310GBE的撥碼開(kāi)關(guān)輸入8位二進(jìn)制數(shù)，將這 8位二進(jìn)制數(shù)輸入到存儲(chǔ)器的地址線中，從中選擇一組橋函數(shù)三值序列輸入到BPSK調(diào)制器中。其工作過(guò)程原理圖如圖3所示。
橋函數(shù)三值序列是具有“+1 ”，“0”，“-1 ”三種取值的一種特殊序列，通過(guò)將沃爾什函數(shù)的復(fù)制方法和方塊脈沖函數(shù)的移位相結(jié)合來(lái)得到相應(yīng)的序列，具體實(shí)現(xiàn)方法如下給定二進(jìn)制移位信息Ovpiv2，…，Hi1, mQ)，其中Hii e {0,1}, i = 0,1,…，t_l。若初始序列是長(zhǎng)度為d的序列X，則定義以O(shè)v1, mt_2，…，mi; m0)為移位信息，移位后生成的序列是一個(gè)長(zhǎng)度為的序列Y。將序列Y均分為21個(gè)子序列Y={Y。，Y1,…，I、}，則Ym = X，其中 m = Σ丨二，而其余的子序列是全零序列。給定整數(shù)m，將m的q位二進(jìn)制自然碼Ovi, mq_2,…，Hi1, mQ)作為生成序列，其中Hii e {0,1},i = 0,1,…，q_l，則序列號(hào)為m的橋函數(shù)是將復(fù)制和移位方法相結(jié)合而生成的序列，生成方法如下。
①取定整數(shù)k，0 < k < q，將二進(jìn)制碼m = (m^, mq_2,…，Hi1，m0)分成兩部分，m” =Ov1, Hitr2, ...，mk)禾口 m，= (mk_1, ...,mpmo)。
②若以+1為初始序列，m’ = Ov1, ...，ml，m0)為移位信息，移位生成2k長(zhǎng)度序列 M’，再以M’為被復(fù)制序列，m”= Ovpnv2,…，mk)為復(fù)制信息復(fù)制生成2^長(zhǎng)度序列k， 稱序列M^是序列號(hào)為m的第1類先移位后復(fù)制的橋函數(shù)序列，記為BritbkOn, t)或Br、 k(m)，即得到所需要的橋函數(shù)序列。
同時(shí)，若是以+1為初始序列，m’ == Ov1,…，mi; m0)為復(fù)制信息復(fù)制生成2k長(zhǎng)序列M’，再以M’為初始序列，m”= Ovi, mq_2,…，mk)為移位信息，移位生成2^長(zhǎng)序列 M”’ q,k，稱M”’ 是序號(hào)為m的第一類先復(fù)制后移位的橋函數(shù)序列，記為B’ riq,k(m, t)或 B’ ri(m)。以上兩種先移位后復(fù)制和先復(fù)制后移位都能得到具有正交特性具有令相關(guān)區(qū)的橋函數(shù)三值序列。
所述超寬帶脈沖發(fā)生器是根據(jù)調(diào)研而得到的一種超寬帶脈沖發(fā)生器，使用三極管、電阻和電容等基本元器件通過(guò)模擬仿真，搭建簡(jiǎn)單實(shí)用電路，和一般的脈沖發(fā)生器相比，它可以產(chǎn)生占空比極低的超寬帶脈沖信號(hào)，把產(chǎn)生的超寬帶脈沖信號(hào)作為系統(tǒng)的調(diào)制脈沖，可以充分的利用有限的帶寬。它主要是利用晶體二極管的特性和三極管各組態(tài)的特點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生合適的超寬帶脈沖的，實(shí)現(xiàn)電路圖如圖4所示，該電路圖首先采用了微波雙極性晶體管取代了雪崩晶體管，使得電路在較低的電源電壓下能夠正常工作，滿足實(shí)際的使用需要；其次采用了并行同步觸發(fā)方式，即對(duì)多個(gè)晶體管的基極同時(shí)加入觸發(fā)脈沖信號(hào)，當(dāng)晶體管串行級(jí)聯(lián)運(yùn)用時(shí)，由于各個(gè)晶體管偏置臨界雪崩狀態(tài)，如果采用單管進(jìn)行觸發(fā)時(shí)，先產(chǎn)生雪山崩擊穿的是基極受到觸發(fā)信號(hào)的晶體管，接著才是后面級(jí)聯(lián)的晶體管產(chǎn)生雪崩由穿效應(yīng)。對(duì)于產(chǎn)生皮秒量級(jí)的脈沖而言，電路中任何一個(gè)部分存在的時(shí)間延遲都會(huì)影響產(chǎn)生的輸出脈沖，使得輸出脈沖的上升時(shí)間變長(zhǎng)和脈沖變寬。為了消除電路中存在的雪崩依次延時(shí)，對(duì)電路中多個(gè)晶體管的基極加入了同步觸發(fā)脈沖信號(hào)，使晶體管同時(shí)產(chǎn)生雪崩擊穿， 加快了負(fù)載上獲得的脈沖的上升過(guò)程，獲得了非常陡直的UWB脈沖。該脈沖發(fā)生器可以在較低的電源電壓下可靠工作，穩(wěn)定地輸出一定幅度和寬度的UWB脈沖，脈沖的重復(fù)工作頻率可以達(dá)到50MHz以上。在沒(méi)有加入觸發(fā)脈沖信號(hào)時(shí)，電源電壓Vcc通過(guò)電阻Rl與R5、R2 與R9、R3與RIO、R4與Rll分別對(duì)電容Cl、C2、C3、C4進(jìn)行充電，使得4個(gè)微波雙極性晶體管Q1、Q2、Q3、Q4的集電結(jié)偏置在臨界雪崩狀態(tài)，于是儲(chǔ)能電容C1、C2、C3、C4的兩端所充的電壓約等于集電結(jié)雪崩擊穿電壓BVCB0。當(dāng)觸發(fā)的脈沖信號(hào)Vi輸入時(shí)，微波雙極性晶體管同時(shí)雪崩擊穿，儲(chǔ)能電容C1、C2、C3、C4所所儲(chǔ)存的電荷迅速地通過(guò)Q1、Q2、Q3、Q4和等效負(fù)載電阻R12放電，于是在負(fù)載電阻上得到需要的UWB脈沖信號(hào)。其中，Cl = C2 = C3 = C4 =5pF、C5 = C6 = C7 = 20pF ；Rl = R2 = R3 = R4 = 130 Ω，R5 = R9 = RlO = Rll = R12 =51 Ω，R6 = R7 = R8 = 1. 2Κ Ω。
所述二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器是把超寬帶脈沖作為發(fā)射脈沖，橋函數(shù)三值序列作為調(diào)制序列的一種簡(jiǎn)單實(shí)用的數(shù)字調(diào)制器，通過(guò)查閱相關(guān)資料和模擬仿真，選用現(xiàn)在市場(chǎng)上現(xiàn)有的二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器，型號(hào)是ΜΑΧ2402，其功能結(jié)構(gòu)如圖5所示，input是調(diào)制器的信號(hào)輸入端，輸入待調(diào)制信號(hào)，D是BPSK中的調(diào)制緩沖器，LO+和LO-分別表示調(diào)制器的輸入本振信號(hào)的差分輸入正向端和反相端，I表示本振輸入緩沖器，E是混合器，在這里把待調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)進(jìn)行混頻處理，F(xiàn)表示可變?cè)鲆婵刂?，F(xiàn)’表示可變?cè)鲆婵刂戚斎肽_， 控制調(diào)制器的增益大小，G是功率放大器，G’表示功率放大器的調(diào)整腳，output是調(diào)制器的輸出信號(hào)，H表示主偏置，H’表示主偏置是否關(guān)閉的控制腳。其工作電路圖如圖6所示，通過(guò)圖6所示的電路圖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的序列的調(diào)制。管腳1，VGC是可變?cè)鲆婵刂戚斎攵?，要想獲得最大的增益可將管腳1接到VCC上；管腳2，MOD是基帶調(diào)制信號(hào)輸入端，在該裝置中是與橋函數(shù)三值序列相連接的，即橋函數(shù)三值序列就是待調(diào)制序列，管腳3，5，8，13，15， 17，18，20都直接接地；管腳4，12，19接直流電源VCC，為了使其正常工作，電源電壓限制在 4. 75 5. 5V之間；管腳6和7L0作為本振信號(hào)輸入管腳，可以以差分信號(hào)的形式輸入，也可以只在6管腳輸入正向信號(hào)，7管腳接地，在這個(gè)新型設(shè)備中6管腳輸入超寬帶脈沖信號(hào)，7 管腳直接接地；9管腳SHDN是輸入端控制管腳，當(dāng)接高電平時(shí)表示輸入端打開(kāi)，允許輸入， 當(dāng)接低電平表示輸入端關(guān)閉，禁止輸入；管腳10，BADJ作為功率放大器的控制端，通過(guò)電阻接地或接電源來(lái)調(diào)整輸出端的偏置，當(dāng)產(chǎn)生的偏置電壓較大時(shí)，雖然能增加有效性，但同時(shí)也使得諧波失真加大，所以要適當(dāng)調(diào)整所接的電阻，在該裝置中這個(gè)管腳通過(guò)一個(gè)300K的電阻接地，可得到近似偏置調(diào)整電壓2. 05V ；管腳11，LGND可影響輸出功率。
以上所述就是本發(fā)明中整個(gè)發(fā)射機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，本發(fā)明在整個(gè)通信系統(tǒng)中所處的位置如圖1所示。本發(fā)明把具有“+1”、“0”、“_1”三種取值的橋函數(shù)三值序列應(yīng)用于通信系統(tǒng)中，因?yàn)闃蚝瘮?shù)三值序列具有零元素?cái)?shù)目可重構(gòu)的能力、具有優(yōu)良的抗同步誤差、抗多徑和多址干擾的能力，所以能極大的增加系統(tǒng)的抗干擾能力，提高通信系統(tǒng)的可靠性；占空比極低的超寬帶脈沖作為發(fā)射脈沖，能使系統(tǒng)充分利用有限的帶寬，耗費(fèi)較低的能量，對(duì)于通信系統(tǒng)的改善有很大的促進(jìn)作用。
權(quán)利要求
1. 一種基于直接序列CDMA-UWB的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，其特征在于它由橋函數(shù)三值序列源、超寬帶脈沖發(fā)生器和二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器三部分組成，其間關(guān)系是橋函數(shù)三值序列源得到橋函數(shù)三值序列，超寬帶脈沖信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，上述兩種信號(hào)進(jìn)入到二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器分別作為調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，在該調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去；所述橋函數(shù)三值序列源是把撥碼開(kāi)關(guān)和存儲(chǔ)器兩個(gè)模塊整合在一起，彼此相互連接，再?gòu)拇鎯?chǔ)器里取出一組橋函數(shù)三值序列輸送到BPSK調(diào)制器；該撥碼開(kāi)關(guān)的型號(hào)為 PW3310GBE,是一個(gè)二進(jìn)制撥碼開(kāi)關(guān)，通過(guò)手動(dòng)撥碼輸入得到一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器的型號(hào)是AT87F51，它是集成芯片，集成有8051處理器，有4KB的程序存儲(chǔ)容量，有128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，通過(guò)8位地址線輸入地址，從數(shù)據(jù)線輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù).其執(zhí)行過(guò)程是把事先得到的多組橋函數(shù)三值序列存放在型號(hào)為AT87F51存儲(chǔ)器里，通過(guò)型號(hào)為PW3310GBE的撥碼開(kāi)關(guān)輸入8位二進(jìn)制數(shù)，將這8位二進(jìn)制數(shù)輸入到存儲(chǔ)器的地址線中，從中選擇一組橋函數(shù)三值序列輸入到BPSK調(diào)制器中；所述超寬帶脈沖發(fā)生器是使用三極管、電阻和電容元器件通過(guò)模擬仿真，搭建電路而成，具體是將三個(gè)型號(hào)為3DB2B的連接方式為共集電極的晶體管串聯(lián)起來(lái)，對(duì)三個(gè)晶體管的基極同時(shí)加入觸發(fā)脈沖信號(hào)，在第三個(gè)三極管的發(fā)射極再連接一個(gè)三極管起隔離作用， 從第4個(gè)3DB2B三極管的發(fā)射極輸出超寬帶脈沖信號(hào)；所述二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器即BPSK調(diào)制器是利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來(lái)表現(xiàn)信息鍵控移相方式的一種，該BPSK調(diào)制器使用了基準(zhǔn)的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方為 0，另一方為1，從而同時(shí)傳送接受2值即1比特的信息；該BPSK調(diào)制器是在UWB脈沖發(fā)生器輸出端得到的UWB脈沖信號(hào)的作用下，對(duì)橋函數(shù)三值序列源產(chǎn)生的序列進(jìn)行數(shù)字調(diào)制， 在調(diào)制的過(guò)程中考慮到原始信號(hào)能量的限制和發(fā)射過(guò)程中能量的損耗嚴(yán)重，還會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅值和功率的放大，所以這里使用集雙路平衡混合器、緩沖本振、可變?cè)鲆婧凸β史糯笥谝惑w的數(shù)字集成芯片MAX2402，經(jīng)過(guò)該芯片的調(diào)制將原始序列調(diào)制成適合在相應(yīng)的信道中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去。
全文摘要
一種基于直接序列CDMA-UWB的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，它由橋函數(shù)三值序列源、超寬帶脈沖發(fā)生器和二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器三部分組成，其間關(guān)系是橋函數(shù)三值序列源得到橋函數(shù)三值序列，超寬帶脈沖信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，上述兩種信號(hào)進(jìn)入到二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制器分別作為調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，在該調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)發(fā)射出去；本發(fā)明所構(gòu)建的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)采用三值橋函數(shù)序列作為擴(kuò)頻序列，橋函數(shù)序列具有的零元素?cái)?shù)目可重構(gòu)的能力，讓它能根據(jù)工作的無(wú)線環(huán)境來(lái)調(diào)整碼的長(zhǎng)度、碼集的大小和碼型，可以有效地增強(qiáng)系統(tǒng)抗多址干擾的能力，能極大地提高通信系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)H04B1/04GK102510300SQ20111036964
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者周正, 楊洪旗, 洪晟, 陶文輝 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)