超宽带(uwb)技术是未来短距离无线通信的关键技术之一，它在现代无线通信技术中备受关注。与传统通信技术相比，uwb通信技术具有结构简单、抗多径干扰能力强、信号功率低等显著优点。常见的一种uwb信号是由纳秒级的极窄尖脉冲产生的，它的信号功率被扩频在0到数ghz频带范围内。fcc规定uwb使用的频段为3．1~10．6ghz，而许多其他无线通信系统(wlan、wimax等)也使用这个频段中的某段频率，所以uwb系统必须与其他无线通信系统实现兼容。

802．11a wlan有着广泛的应用前景，而且它的工作频率是uwb工作频段的一部分，因此研究二者的兼容问题具有重要意义。本文主要研究uwb设备与基于ieee 802 11a标准的wlan设备之间的兼容问题。

1 理论基础

1．1 uwb

本文使用的uwb脉冲是高斯单脉冲，如下式：



ns是每个数据比特调制的连续脉冲数，tr是脉冲循环周期，tb=nstr是比特周期，{zj，l}是跳时(th)序列，tc是伪随机时移。数据序列{dj}和跳时序列{zj，l}都是由集合{-l，11构成的。

1．2 802．11a

802．11a工作在5ghz频段，使用ofdm技术，其频谱为5．15～5．25、5．25~5．35和5．725～5．825ghz三个100mhz频段，最大erp(有效发射功率)分别为2．5mw、12 5mw和50mw。三个100mhz的频段每个都被分成五个20mhz的信道。

1．3 信道模型

1．3．1 uwb信道模型

在室内环境下，uwb的los和nlos路径损耗模型如下：



plo和γ是常数，在los路径下两者的经验值分别为47db和1．7，在nlos路径下分别为51db和3．5。s是阴影衰落，是一个零均值高斯随机变量，在仿真中假设s的标准差在los路径下为2．8db，在nlos路径下为3．8db。本文没有考虑多径衰落，假定rake接收机是理想的，能接收到所有路径上的功率。

1.3.2 802.11a信道模型

对于802．11a信道模型可以做如下假设：

(a)因为802．11a的带宽很窄，所以可以假定传输模型为平坦衰落信道模型；
(b)假定los路径是莱斯信道，nlos路径是瑞利信道；
(c)因为空间传播信号的路径损耗与带宽无关，所以可以假定802．11a信号的路径损耗模型也如(4)式所示。

2 仿真模型及仿真结果

本文主要研究受干扰接收机与发射机在los路径和nlos路径两种情况下的相互干扰情况。在研究的物理模型中假设受干扰接收机位于干扰源的视距范围内，如图l所示。uwb发射机到接收机的距离记为duwb，802．11a发射机到接收机的距离记为d802.11a，发射机与接收机之间的距离记为t-r距离，干扰源与接收机的距离记为i-r距离，uwb系统和802．11a系统的发射功率
分别记为ruwr和p802.11a，接收功率可分别表示为：





其中pl是传播路径损耗，参考(4)式。

2．1 仿真参数

表l和表2是仿真中可能用到的参数。



2．2 uwb对802．11a的干扰

假定数据序列{dj}和跳时序列{zj,l}是独立的随机过程，并以等概率取值{-1，1}。发射的uwb信号总功率记为puwb(f1,f2)，则uwb信号对802．11a系统的干扰功率可表示为：



f1和f2分别为802．11a接收机频率的下限和上限。总的干抗功率是噪声功率n802.11a与接收到的uwb干扰功率iuwb的总和。

根据(5)式可以计算出802．11a接收机的接收功率，这样802．11a系统在uwb干扰情况下的sir可以表示为：



其中分别是干扰功率和噪声功率的线性值。

图2给出了nlos环境下802．11a系统的sir802.11a与d802.11a的关系。duwb分别等于lm、5m、10m和∞(duwb=∞为无干扰的情况)。由图可知，对于所有的t-r距离，duwb=lm时sir802.11a都下降了21db(与duwb=∞相比)。而当duwb=5m和lom时sir802.11a分别下降了lodb和5db。由此可见，在i-r距离很小时，uwb干扰影响了802．11a系统的性能。最严重时(duwb=lm,d802.11a=14m)sir802.11a大约为-10db，此时802．11a系统将产生拥塞。



表3给出了los环境下的sir802.11a值。可以看出。当d802.11a大于lom时，工作在l0s环境下的802．11a系统的sir802.11a大于42db。los环境下sir802.11a的最小值为21db(t-r距离等于10m)。这个值足够维持802．1la可靠的通信。所以在l0s环境中，802．11a系统在uw