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UWB干扰应对措施

UWB干扰的应对措施
其他系统的干扰已经制约了UWB定位技术的发展,近年来人们从时域、功率、频域、空间和编码等方面试图解决UWB定位系统与其他通信系统的相互干扰问题。具体而言,可以通过优化脉冲波形设计、编码与自适应信号处理、功率控制、时分复用和DAA等方式来考虑UWB与其他系统的共存方式。
1、脉冲波形设计
简单地采用高斯脉冲、 Rayleigh脉冲及它们的高次阶脉冲,其能量主要集中在某段频谱上,不能充分挖掘UWB的潜力。新的脉冲波形设计既要符合FCC的功率限制并尽可能逼进FCC规定的功率最大限,同时也要考虑到与其他系统的共存问题。很多解决思路都与软件无线电设计方案接近,即在时域上设计一组脉冲波形,每个脉冲波形能高效率地匹配上目标功率谱形状的一部分,再通过组合脉冲合成不同的功率谱形状,即使将来FCC更改了谱形,也很容易修改设计,同时也提供了动态回避窄带干扰的可能。
2、平滑FSD
档UWB信号的带宽是由单脉冲的波形和宽度决定的,然而在连续发射信号时,如前所述UWB信号反映在频域上有很强的离散谱,当脉冲重复频率(PRF)很高,并且没有采用抖动技术的时候,会对窄带接收机产生严重干扰。通过扩频技术可以适当地解决尖锐离散谱问题。无论TH-SS或DS-Ss,优良的码序列可以使脉冲位置更加趋于随机化,削弱UWB信号功率谱中的离散分量,从而降低对窄带系统的干扰。除了扩频,对于以固定的PRF发射而产生严重离散谱的脉冲,可以通过改变PRF来平滑PSD
 
3、陷阱设计
通过脉冲波形设计来回避对其他无线系统的干扰,这种方案最终实现的复杂度很高。另种常用的思路是采用陷波设计,但是该方案也会给系统实现造成额外的开销,更为直接的方法是在超宽带天线上实现带陷功能。
 
 4、算法上对窄带干扰抑制
在宽带通信发展的过程中。人们一直在考虑窄带干扰抑制问题。例如,相对CDMA而言,在一段时期内可将与其共存的GSM等系统所带来的干扰视为窄带干扰。针对CDMA系统窄带干扰的解决方案大部分集中于两个思路,一是设计解扩前的带阻滤波器,二是采用特殊的解扩算法。由于UWB不是以奈奎斯特速率采样,所以一般情况下采用数字带阻滤波器不太现实,更倾向于采用模拟陷波器来解决。因此现有的有关UWB干扰抑制的文章更多的是基于后者。
传统的Rake接收机可以进行有效的多径合并,但是对于窄带干扰的抑制作用很弱。在接收端可以借鉴先进的自适应滤波器等信号处理的思路来达到窄带干扰抑制及多址干扰抑制的效果。另外也可以采用干扰抵消的方法在一定程度上减轻其他窄带干扰对UWB的影响传统的干扰解决方案是在空间或频率上将两者分离。因此,常常会人为地强制限制发射机的有效功率,从而使干扰最小化。这种方法排除了时间上或是空间上的动态频率复用。而且,所有的自由频段已经被多次分配,新的空闲频率并不容易获得,因此无线网络的发展趋势将是所有新的频率使用者都将被视为次要使用者,而且必须探测并避开主要使用者。这就需要采用DAA技术。
DAA技术是一种集检测与避免于一体的新技术,DAA没有从频谱出发考虑共存问题,而是通过时域上避免相互冲突来实现减少干扰。DAA技术实现方式并不唯一,但遵循统一的步骤:
检测信道
判断信道状态
确定UWB工作状态。
DAA的关键在于判断信道状态。DAA技术一般通过调整UWB发射功率及数据率来避免对现有窄带无线通信系统造成的干扰。未来UWB网络必须应用一种自适应检测技术来避免干扰,而DAA将会成为首选方案。
通过几种避免干扰的方式的分析,对UWB定位技术的广泛使用打下了理论基础