60、FPGA实现与无线传感网络音频监控系统解析

FPGA实现与无线传感网络音频监控系统解析

1. FPGA实现PPM I - UWB基带收发器

1.1 超宽带技术概述

超宽带（UWB）是一种适用于短距离、高数据速率通信的技术。它通过在极宽的频谱带上以极低的功率传输数据，避免了与现有无线局域网（WLAN）和ISM频段设备的干扰。UWB信号主要分为多载波UWB（MC - UWB）和脉冲UWB（I - UWB）两种类型。其中，MC - UWB同时使用多个载波频率，并采用正交频分复用（OFDM）等技术；而I - UWB则使用极短持续时间的脉冲。I - UWB系统可用的调制方案包括脉冲位置调制（PPM）、开关键控（OOK）和脉冲幅度调制（PAM），本文着重探讨PPM调制。

与传统的窄带射频（RF）和扩频技术（SS）如蓝牙和802.11a/g相比，UWB具有显著差异。UWB使用极宽的RF频谱来传输数据，能够在给定时间内传输比传统技术更多的数据。美国联邦通信委员会（FCC）定义UWB信号的 - 10 dB带宽（FH - Fl）需大于中心频率的25%或大于0.5 GHz，即：
[
\begin{cases}
F_H - F_l = 0.25(F_H + \frac{F_l}{2}) \
或 \
F_H - F_l > 0.5 \text{GHz}
\end{cases}
]
其中，$F_H$是 - 10 dB带宽的上频率，$F_l$是 - 10 dB带宽的下频率。虽然UWB的带宽远大于当今的窄带通信系统，但每MHz的最大允许平均功率比ISM频段的系统小约三个数量级，这导致UWB的信噪比降低，因为每个脉冲的能量非常小（平均功率低）。不过，UWB具有很强的抗