在本论文中,我们研究超宽带(UWB)无线传输的一些关键技术.本学位论文依托于国家863项目"超宽带无线通信关键技术的研究",主要研究内容包括超宽带无线通信的基本波形优化、信道特性分析、接收机结构、脉冲方式的系统性能分析、Rake接收机的径的选择算法、多天线技术在超宽带无线通信系统中的应用、多带OFDM系统性能的分析,以及有关超宽带天线阵列的波形优化问题.第二章主要涉及超宽带信道的问题.首先介绍了两个超宽带信道模型,然后分析了超宽带信号的接收能量的波动性.具体地,根据参考无线所报告的测量结果显示,对于每个发射的超宽带脉冲,在同一个房间内的不同地方上接收到的信号的能量都比较接近.与窄带信号相比,其波动性是相当小的.它意味着超宽带系统需要的功率余量比窄带系统小得多,这是超宽带系统的一个重要的优点,在第二章我们将对这个现象给出一个理论分析.根据FCC的规定,UWB室内通信系统可以使用3.1-10.6GHz这个频带,而在0.96 GHz到3.1GHz这个频带内的辐射功率必须被降得很低,如果使用不合适的脉冲波形,系统的发射功率必须被大大地降低.在高数据速率的应用中,将使得接收端难以接收信号,同时也无法保证系统的性能.第三章的研究目的就是通过波形优化的方法来解决这个问题.实测数据表明,超宽带通信信号在室内信道中的多径数目很大,而且多径时延很长,在多用户的环境下通常会引起严重的多用户干扰(MUI).第四章提出一种接收机结构,通过使用多天线或者在每一个天线上面使用多个相关器,提高系统抑制多用户干扰和多径干扰的性能.第五章提出了一个联合M-进制PAM-PPM调制的UWB系统,并且分析了这种系统在多用户多径环境下的性能,给出了一个干扰模型,以及误符号率.分析综合考虑了信道参数,波形,系统参数和多用户干扰对系统性能的影响,还给出了仿真结果,证实了分析的准确性.由于几种其他的系统都可以看成这种系统的特例,这里的分析具有比较广的适用性.第六章分析了使用正弦载波的多子带超宽带通信系统的性能.超宽带的典型室内信道是密集多径的信道,如果使用完美的Rake接收机,其复杂度将会很高,在实际系统中使用的都是有限的Rake接收机,第六章将考查有限Rake接收机的性能.文中首先提出两种选择径的方法,然后与参考文献上的方法做了对比,给出了使用这几种方法的有限径的Rake接收机的仿真性能.第七章研究OFDM方案的超宽带系统性能.文中首先描述了OFDM方案的信号模型,然后提出一种接收能量的模型,并且推广到多天线的情形,得出了误码率的表达式,通过仿真验证了分析结果.第八章由两个部分组成,8.1分析了超宽带圆盘形天线阵列的信号模型,对信号的表达式做了化简.然后提出了其中基本脉冲波形的优化问题,并且给出了几种参数组合下的解,数值计算结果和对应的三维图形.8.2分析了使用脉冲电流激励的长方形平面天线的辐射功率与波形的关系,然后提出了激励电流波形优化问题,通过数值计算得出了优化波形,并且与其他常用的具有慢衰减特性的波形进行了对比,说明了使用优化波形有效地增大给定方向上的辐射功率.通过这一章的两个优化问题,说明了波形优化在超宽带系统中的作用和潜力.