摘要：超宽带通信的优良特性使其成为继CDMA与蓝牙技术之后倍受人们重视的通信技术，但是其极宽的频谱分布对常规通信系统的干扰也成为人们担忧的问题。首先对UWB通信常用的几种高斯型极窄脉冲进行了时域与频域的分析，尽管几种波形都有极宽的频谱，但是功率谱分布规律却不相同，对频域中业已存在的常规通信系统构成干扰的程度也不相同。通过仿真分析表明，适当地选择极窄脉冲波形及相关信号参数可有效地降低这种干扰。

    关键词：超宽带；极窄脉冲；窄带；干扰

    引言

    超宽带（UltraWideband－简称UWB）通信技术是一种新的无线通信技术。该技术以纳秒量级极窄脉冲为传输载体，通过脉冲的时位调制或极性调制来传输信息，特别适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中UWB极窄脉冲占据极宽的频带，典型UWB无线通信信号具有GHz以上的带宽。其极宽的频谱范围同时覆盖了许多常规无线通信系统，包括GPS、蜂窝移动通信系统、PCS、卫星射频通信以及各种无线互连系统，UWB信号将不可避免地对常规窄带通信系统产生干扰。本文对几种不同的极窄脉冲波形进行了时域与频域的分析，通过计算机仿真，比较了不同脉冲波形及脉冲宽度对常规QPSK方式的通信系统产生的影响。这种影响极大地依赖于UWB信号的频谱特性及QPSK系统的中心频率。

    极窄脉冲信号的波形分析

     UWB脉冲信号是基于极窄脉冲的超宽带信号。可以用来产生UWB信号的极窄脉冲大多是高斯型脉冲。这里对高斯脉冲（Gaussian pulse）、高斯单周脉冲（Gaussian monocycle）、Scholtz单周脉冲（Scholtz’smonocycle）、高斯偶脉冲（Gaussian Doubletpulse）四种极窄脉冲波形进行分析和比较。以下分析中，以各脉冲表达式所对应的零均值高斯函数的2πτ区间[-πτ,πτ]来定义脉冲宽度T_p。f_p为脉冲频谱峰值频率点，即是脉冲频谱峰值幅度。

     (1)高斯脉冲
    高斯脉冲时域和频域表达式分别为

    式中，A为脉冲峰值幅度，为脉冲宽度参数，pE为脉冲能量。脉冲宽度，脉冲频谱峰值频率点f_p=0。，可知高斯脉冲直流分量不为零，且在0～几GHz范围内频谱分布比较平坦均匀。

     (2)高斯单周脉冲
    高斯单周脉冲波形是高斯函数一阶导数形式，其时域[1]和频域表达式分别为

   
    式中，，且易知该脉冲直流分量为零，频谱分布的平坦性比高斯脉冲更好。

     (3)Scholtz单周脉冲
     Scholtz单周脉冲波形类似于高斯函数二阶导数形式，其时域[1]和频域表达式分别为

    式中，且可知该脉冲直流分量为零，其频谱分布平坦性与高斯单周脉冲相似。以上三种脉冲波形及其频谱如图1所示。

     (4)高斯偶脉冲
    高斯偶脉冲由两个幅度相等，极性相反，时间间隔 T_d的高斯脉冲构成。其时域和频域表达式分别为

式中。该脉冲直流分量为且以间隔1/T_d为周期作sin(□)分布变化，出现间隔1dT的周期零点。高斯偶脉冲波形及其频谱如图2所示。

    对以上四种极窄脉冲的分析可以看出：除高斯脉冲外，其余三种脉冲均无直流分量。高斯偶的频谱包络形状和高斯脉冲的频谱形状相同，但存在频谱零点，k为非负整数。对高斯脉冲、高斯单周脉冲和Scholtz单周脉冲，在T_p相等时，其f_p依次向高频方向移动。高斯单周脉冲与Scholtz单周脉冲的3dB带宽大于高斯脉冲的3dB带宽。从几种脉冲波形的表达式还可以看出，在pE相等的情况下，对于高斯脉冲、高斯单周脉冲和Scholtz单周脉冲，当pT减小时，其频谱展宽，减小；对于高斯单周脉冲和Scholtz单周脉冲，当T_p减小时，f_p向高频方向移动。