本次毕业设计将UWB作为研究课题，主要任务及目标为：在满足FCC辐射掩码的情况下，尽可能的提高频谱利用率。通过改变瑞利脉冲的脉冲形成因子和对其进行微分，然后通过将其进行随机组合，从而求的最优化的波形。这种方法得出的波形具有灵活性，可以满足不同要求。

本文将讨论在满足 FCC 辐射掩蔽的情况下的超宽带脉冲波形的设计。首先，选择瑞利脉冲作为研究对象。研究脉冲因子和高阶导函数对于瑞利脉冲波形的影响，研究后可以发现，脉冲因子改变瑞利脉冲的脉冲宽度，微分改变频谱的中心频率。但是这两种方法得出的频谱利用率都比较低，为了提高频谱的利用率，进而提出了组合脉冲的方法。研究后发现该方法得出的频谱利用率有显著的提升，并且满足本次研究的要求。而且这种方法得出的波形灵活，可以满足不同要求。

本文的研究内容和章节安排

频带宽一直是 UWB 技术的一个特点，这让信号选择信道时更加方便，但是这也意味着它有更大的几率与其他无线信号接触。所以一直有两个关键问题伴随着 UWB 技术，其一是如何使超宽带信号避免对其它无线信号产生干扰，......；其二是如何避免其他无线信号对其超宽带信号自身的影响，也就是增强它自身的抗干扰能力。

由于干扰频率的变化和一些未知干扰的存在，UWB 系统的频谱需要满足更多的要求。另外，每个国家和地区的规定也不尽相同，这就需要 UWB 系统的频谱有灵活、自适应的特点。

作为超宽带系统的发射信号应该满足以下几个要求，一：为了有效辐射，超宽带脉冲中应没有直流分量；二：单脉冲经过调制编码后所得到的发射脉冲功率谱密度的包络应仍然取决于单脉冲；三：选用的脉冲应可以通过修改变量进行改变以提高频谱的利用率。本文中选用的瑞利脉冲就符合以上三条要求，高阶瑞利函数中不存在直流分量，其调制后的信号也满足要求，其频谱也可以通过脉冲因子和微分改变。

本文的第二章介绍了 FCC 辐射掩蔽标准的由来和频谱利用率的计算公式，这一章给了本文研究的限制要求，是研究的前提条件。第三章分析了脉冲形成因子和微分对于瑞利脉冲波形和对应的功率谱密度(power spectral density, PSD)波形的影响，研究后可以了解如何改变频谱的波形，来提高频谱利用率；第四章则是分析在满足辐射掩蔽的情况下如何通过随机组合得到最优化波形；第五章则是本文的总结与展望。

在本文中，我们主要研究的是有关 UWB 通信中的脉冲波形的设计问题。自从 FCC 制定出超宽带系统的辐射掩蔽标准后，人们就都不断在围绕这个问题展开研究，如何在满足使用标准的情况下，更大的利用资源一直人们遇到的最大问题。本文先研究脉冲因子和微分对时频域的影响，得出其中的的规律后，发现在单脉冲的情况下所能提高的的频谱利用率终究有限。于是，在思考后，本文通过研究由多个脉冲随机组合后得出更优的 UWB 信号。以瑞利脉冲为基函数通过微分和组合得到更加灵活多变的波形图。通过研究瑞利脉冲及其前 15 阶导函数，可以使波形更加逼近辐射掩码。通过方法得出的波形，可以随这要求的改变而变化，满足大部分传播环境的要求。