超窄带通信系统UNB原理以及简单模拟

超窄带介绍

UNB技术采用BPSK来满足低吞吐量网络的成本效益和带宽效率.UNB技术的一个主要优点是降低了占用带宽，降低了噪声贡献。因此，接收功率灵敏度非常低，使用单个信宿或基站（BS）产生非常大的覆盖区域（在开阔场地超过50公里）。首先对于基站来说，基站的首要任务就是在整个频段上选择出目标节点的载频和所用的带宽，接着再从所用的带宽中提取目标信号。随机信道访问的众所周知的缺点是碰撞。当多个节点同时在同一频段上传输时，可能会发生干扰。通常使用的协议将传输时间视为随机变量。在这种情况下，传输频率是固定的，并且节点要么随机选择时间发送它们的分组，要么在传输失败的情况下重新发送（基于ALOHA的协议）

通信过程

Fig1：超窄带FDMA通信结构
Figure2:用户时间和频谱重新划分的示例

通信系统仿真

仿真目的：超窄带DR-FDMA和CR-FDMA协议下的特定期望信号#1误码率和中断概率仿真.

仿真背景：加信高斯白噪声信道
接入协议：CR-FDMA和DR-FDMA
仿真参数设置：高斯白噪声信号功率低于期望用户信号100dB
期望用户载频中心频率：f1=895MHz
FIR滤波器：频率为中心的带宽100HZ。
FIR滤波器分布模型：高斯分布

当干扰用户为k=1时，进行此通信系统仿真，仿真结果如下，这里仿真出期望用户与感染用户中心频率差CFS（CFS=|f1-f2|）对SINR的影响。CFS是通过影响总干扰（PI）的值进而影响SINR，接着影响误码率BER和OP的。

仿真结果如下

Figure1&2. Behavior of the interference according to frequency difference δf

仿真的程序如下

//
fp1=1200-50; fp2=1200+50;
fs1=1200-150; fs2=1200+150;f1=1200;
fs=4500;
wp1=2*fp1/fs;
ws1=2*fs1/fs;
wp2=2*fp2/fs;
ws2=2*fs2/fs;
B=wp1-ws1;
wc=[(wp1+ws1)/2,(wp2+ws2)/2];    %标准化截止频率响应
%  N=ceil(6.6/B);N =65;N=100;n=0:N-1;
hn=fir1(N-1,wc, hamming (N));  %基于窗函数的 FIR 滤波器[h2,w]=freqz(hn,1,512); %freqz是用离散傅里叶变换的标准公示计算的 fft使用快速傅里叶变换的公式计算的，本质上没有差别for Q=-500:5:500;f2=f1+Q;
fp21=f2-50;fp22=f2+50;
fs21=f2-150;fs22=f2+150;
wp21=2*fp21/fs;
ws21=2*fs21/fs;
wp22=2*fp22/fs;
ws22=2*fs22/fs;
wc2=[(wp21+ws21)/2,(wp22+ws22)/2]; hn2=fir1(N-1,wc2, hamming (N));  %基于窗函数的 FIR 滤波器
[h3,w]=freqz(hn2,1,512); %freqz是用离散傅里叶变换的标准公示计算的 fft使用快速傅里叶变换的公式计算的，本质上没有差别q=round(1024*f1/fs);           %f1对应的数字域中心频率
Ps=abs(h2(q)).^2;N0=0.00001*Ps;
PI=abs(h2(q)*h3(q));
SINR=Ps/(PI+N0);
BER=0.5*erfc(sqrt(SINR));figure(3);
subplot(211)plot(Q,1/SINR,'b.');
%  semilogy(Q,BER,'b.');
axis([-500,500,0.0001,1]);
grid on;
hold on;
% xlabel('中心频率差Q/HZ');
ylabel('Interference Power in Watt');
subplot(212)
plot(Q,20*log(abs(abs(1/SINR)/abs((Ps+N0)/Ps))),'r.');
axis([-500,500,-170,0]);
ylabel('Interference Power in dB');
title('Frequency Difference in Hertz');hold on;grid on;
end