韩梦雪
（山西兴新安全生产技术服务有限公司， 山西 太原 030024）
引言近年来，随着无线网络技术的发展，极大推动了无线传输技术的进步，总的归结为传输速度越来越快、传输的安全性也越来越高。目前，较为广泛应用的短距离无线传输技术包括有红外线技术和蓝牙技术；但是，上述两种技术在实际应用中在标准和频段两方面存在一定的局限性，从而导致其在应用领域被局限。超宽带通信技术具有较大的容量、降低的辐射功率以及安全性高等优势弥补红外线和蓝牙技术的不足，其可作为未来无线通信领域重点发展的方向。虽然超宽带通信技术在传输速度方面具有明显的优势，但是其随着传输距离的增加对应传输速度下降严重，这也是导致超宽带通信技术无法大范围推广应用的限值性因素[1]。本文将主要开展超宽带通信技术的性能仿真研究
1 超宽带通信技术信号容量的仿真研究目前，超宽带通信技术主要通过截止速率这一参数表征其信道容量；而且，在某种程度上截止速率是一种简单且有效的表达信号容量的方式。超宽带通信技术作为一种无载波通信技术，主要通过一定周期的窄带脉冲对数据进行传输；也就是说，超宽带通信技术具有较宽的频谱。从理论上讲，当超宽带通信的信号容量，对应窄脉冲的带宽与信噪比呈现相互互补的关系[2]。
虽然，截止速率可直接表达超宽带通信信道的容量，这仅仅是定性分析；对于离散输入的超宽带通信技术而言，不能直接采用香农公式对超宽带通信信号的容量进行定量分析。因此，开展关于影响截止频率参数的仿真分析，为后续计算信号容量具有重要意义。
仿真设置：信噪比为20 dB，仿真对象为2 进制、4进制、8 进制和16 进制的PPM 接收机；对不同用户数、不同扩展因子对应的截止频率之间的关系仿真结果如图1 所示。
图1 中虚线对应的扩展因子为50，实线对应的扩展因子为250。
如图1 所示，当用户数量增加到一定范围后，随着用户数量的增加对应截止速率下降；当用户数量一定时，随着扩展因子的增大对应截止速率降低；随着PPM接收机进制数的增加对应截止速率增加。通过仿真分析可知：基于截止速率算法可准确、直观地得出多用户的信号容量[3]。
2 基于正交小波超宽带脉冲设计及性能分析为了确保信号传输的保真性，在基础超宽带脉冲中引入正交小波脉冲。正交小波主要包括有Haar 小波、Meyer 小波、db2 小波和coifl 小波。其中，Haar 小波在时域上的连续性偏差，因此排除将Haar 小波引入超宽带脉冲中。其余三种小波的优劣势分别如下：Meyer 小波具有较好的收敛速度，且可实现无限可微；db2 小波虽然不对称，但其在时域上是有限支撑的；coifl 小波具有一定的对称性，且其在时域上的有限支撑长度可达到6N-1[4]。
2.1 不同调制方式对应误码率的对比基于超宽带通信技术，需要对发射信号进行调制后才能够传输，可采用的调制方式包括有TH-BPM和DS-BPSK；本节对不同用户数量下，不同调制方式对应的2 进制、4 进制、8 进制、16 进制和32 进制的误码率进行对比，仿真对比结果如图2 所示。
如图2 所示，同一进制接收机且在同一调制方式下，随着用户数量的增加，对应接收机的误码率升高。总的来讲，采用DS-BPSK 调制方式所接收信号的误码率均低于采用TH-BPM调制方式。因此，为保证数据传输与接收的保真性，采用DS-BPSK 方式对接收信号进行调制。
2.2 不同正交小波脉冲对误码率的影响本小节将对不引入正交小波脉冲和分别引入Meyer 小波、db2 小波和coifl 小波后对接收信号的误码率进行对比，对比结果如图3 所示。
如图3 所示，在同一用户数量下引入db2 正交小波和cdif1 正交小波后所得波形的误码率低于不引入正交小波的波形；而且，引入cdif1 正交小波所得波形的误码率低于引入db2 正交小波所得波形。此外，在同一用户数量下引Meyer 正交小波后所得波形的误码率高于不引入正交小波的波形。
因此，为提升超宽带通信系统信号传输过程的保真性可在发射信号中引入db2 正交小波和cdif1 正交小波。
3 超宽带通信技术性能对比一般情况下，超宽带发射脉冲引入的为高斯脉冲信号；根据上述研究，在超宽带发射脉冲中加cdif1 正交小波入可降低脉冲波形的误码率[5]。因此，本节将对比使用cdif1 正交小波发射的脉冲波形与传统高斯脉冲波形的性能进行对比。
仿真条件设置如下：设定发射的脉冲宽度为2 ns，脉冲的重复周期时间为200 ns，脉冲波形中信号的占空比为0.01；接收机对脉冲波形的采样频率为0.25 ns，接收机功率为0.003 8 W，为直观表达仿真结果对脉冲波形采用4 倍直序进行扩频。仿真对比结果如4 所示。
如图4 所示，对于单用户而言，高斯发射波形和引入cdif1 正交小波波形的误码率相差不大；而多用户而言，高斯发射波形对应的误码率明显大于引入cdif1 正交小波波形的误码率。因此，引入cdif1 正交小波波形的性能优于引入高斯脉冲波波形的性能。
4 结语超宽带脉冲无线通信技术为未来无线通信领域的重要发展方向，虽然其具有较高的初始传输速率，但是由于随着传输距离的增加对应传输速率下降明显，严重影响其应用范围。超宽带脉冲通信技术作为一项尚不成熟的技术，开展其理论研究尤其是关于性能方面的研究非常重要。本文重点基于仿真手段对超宽带通信技术不同情况下的性能进行研究，并得出如下结论：
1）为保证数据传输与接收的保真性，采用DS-BPSK 方式对接收信号进行调制。
2）为提升信号传输过程的保真性可在发射信号中引入db2 正交小波和cdif1 正交小波。
3）引入cdif1 正交小波波形的性能优于引入高斯脉冲波波形的性能。
