基于信道识别的超宽带信号同步算法的研究
摘要
超宽带无线电直接使用短脉冲承载信息，与传统的通信系统相比具有系统结构的实现比较简单，高速的数据传输，低功耗，安全性高，多径分辨能力强，定位精确，造价低等特点。
这些特点决定了超宽带同步的特殊性。超宽带的同步必须快速准确地完成。超宽带接收机氛围相干接收机和非相干接收机。相应地，对超宽带同步方法的研究也是基于这两种接收机，而且衍生出很多的同步方案。
本文提出的一种改进的同步算法的仿真环境为IEEE 802.15.4a标准的复数
信道。利用信道类型识别方法，首先对信道进行识别，其次利用信道冲激响应来确定脉冲展宽，再利用自适应非相干差分的方法进行快速同步，仿真中还会利用到窗口叠加的思想。通过仿真结果可知，在不同信道有必要采用不同的截止窗口，而且这个方法将有助于缩小同步误差。通过仿真还发现，信道识别的参数与同步误差存在一定的关系。
关键词：超宽带；非相干；信道识别；快速同步
ABSTRACT
Ultra Wide Band (UWB) Wireless Radio carries information by short pulses. Comparing with the traditional communication system, UWB processes following merits: easy to implement, high data rate, low power consumption, high security, high multipath resolution, accurate positioning, and low cost et.al
This feature decides the uniqueness of the synchronization of UWB. The synchronization of UWB should perform swiftly and accurately. There are two kinds of receivers for UWB, the coherent one and the non-coherent one. Correspondingly, the synchronization methods for UWB are developed respecting the type of the receiver. And lots of extended synchronization methods have been developed.
In this study, we adopt the IEEE 802.15.4a channel model. We borrow the channel identification method to identify channel first. And then, the pulse spread is computed by channel impulse response. Next, synchronization is accomplished by the adaptive non-coherent differential fast synchronization. During this simulation, the overlapping window scheme is also absorbed. The simulation results tell us that it more efficient to use different window size corresponding to different channel type, which would benefit decreasing synchronization error. It is also discovered that there are certain functions between the parameters for channel identification and the synchronization errors.
Key words: UWB; Non-coherent; Channel Identification; Fast Synchronization
一、超宽带技术的简介
1.超宽带的定义
FCC在2002年提出的UWB标准为：如果一个信号-10dB辐射点的带宽已经超过500MHz，不管信号的相对带宽是多少都可以认为是一个UWB信号。由500MHz的下限频率可以得到一个大小为2.SGHz的阈值。中心频率在阈值以下的信号，当其相对带宽超过0.20时是UWB信号；而中心频率在阈值以上的信号，当其带宽超过500MHz时可以认为是UWB信号。
UWB是一种在雷达和遥感器中被广泛应用的传输技术，近年来在通信应用中受到了巨大的关注。与传统的无限技术相比UWB的主要特点是传输速率高、功耗低、具有高度的安全性、不易产生干扰、多径分辨能力强、准确的定位、低成本芯片结构等。它是解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的有效技术手段。频谱资源可谓无线通信中最宝贵的资源，与占用指定的频带资源的传统无线通信相比，超宽带可以与现有的无线频谱重叠，在频谱资源日趋紧张的今天，大大提高了频谱利用率，提高了传输效率。
2.超宽带系统的信道特点
无线通信系统的性能主要受到传输信道的制约。不同于传统的窄带和宽带信号，超宽带信道的传播具有独特性。在超宽带系统中，由于其传输信号有极高的带宽，系统具有很高的多径分辨率，多径数目相对较少，因此不再满足中心极限定理的假设，Rayleigh分布或Rician分布已不再是UWB系统的小尺度衰落分布。对于超宽带系统来说研究其信道环境及模型也是一个相当重要的课题。
为评估各种超宽带通信实现方案的性能以及标准化工作，通常需要根据其工作环境建立一个比较精确的信道模型。但由于超宽带信号的特殊性，如持续时间为纳秒两级、带宽宽等，因此他的信道特性会有一些与窄带通信系统不同的特点。研究无线电传输的普遍方向是建立信道模型，其目标就是很好地刻画出大尺度历经特征和小尺度多径特征。因此信道模型为计算传输损耗、链路预算、物理层方案采取等等提供了很好的依据。一般的无线传输信道模型都是通过结合统计分析
和实验方法得到的，实验方法依赖于基于测试数据的曲线和解析式拟合。
超宽带的信道模型主要分为室内和室外两大类。室内环境又分为住宅和办公室两种。不管是室内还是室外都存在直视路径（LOS）和无直视路径（NLOS）两种基本情况。这将会给UWB信道模型的建立带来的相当大的困难。
小尺度衰落简称衰落，是指无线电信号在短时间或短距离传播后其幅度、相位或多径时延快速变化，以至于大尺度路径损耗的影响可以忽略不计。这种衰落是由于同一传输信号沿着两个或多个路径传播，以微小的时间差到达接收机的信号互相干扰所引起的。这些波称为多径波。接收机天线将他们合成一个幅度和相位都急剧变化的信号，其变化程度取决于多径波的强度、相对传播时间及传播信号的带宽。
冲激响应是宽带信道特性，它包含了所有用于模拟和分析信道中任何类型的无线电传播的信息，可谓冲激响应特性的线性滤波器。信道的滤波特性以任一时刻到达的多径波为基础，其幅度与时延影响信道的滤波特性。这种滤波器形式的信道结构给UWB通信系统的系统模型提供了良好的理论依据。
3.超宽带系统同步技术的特点
同步是数字系统不可或缺的重要的技术，发送端和接收端要保持频率和相位上的一致。因此保证了同步，接收端才可以正确的解调和判断有效的信息。同步技术可以分为：载波同步、位同步、帧同步和网同步。对于扩频通信来说，完成了以上同步，整个系统才可以工作，即一个系统性能的好坏与同步系统的好坏息息相关。因此，无线通信要求同步系统要具有非常高的可靠性。
基于信道识别的超宽带同步算法研究在扩频系统中同步的作用是将接收到的伪随机序列（PN码）和本地产生的伪随机（PN码）序列保持同步，即在频率和相位上要保持一致。
同步过程可以分成两个阶段：
起始同步/同步捕获：接收机对发射机发送的信号未知的情况下，要进行搜索捕获的过程。即接收信号和本地信号间的相位差要保持在一定的范围内也就是同步范围内。
跟踪过程：捕获完成后要继续保持同步，以保证受到干扰或影响时也能很好的保持一定的同步。即使产生偏移时，同步系统也要完成调整，使整个系统能进入良好的同步。
超宽带信号由其本身的特点即发送亚纳秒级别的脉冲传递有用信息，而且它的信道为具有严重频率选择性衰落的密集多径信道，因此同步受到了巨大的挑战，同时面临着一系列难题。因为UWB信号与传统的窄带信号不同，因此它不存在频偏估计和相位估计的问题，因此对IR-UWB来说以前的同步不一定很好地适用。
能量收集对IR-UWB来说是非常必要的，因为由IR-UWB发送机的设计可以看出，其发送功率很低，这也是IR-UWB的一个优点。但是，低功率信号往往会被噪声所淹没，这个给接收机带来了相当大的困扰。IR-UWB大部分活跃在WPAN的室内环境中，存在严重的多径效应。一个UWB信号经过被障碍物散射、衍射、反射等等，能量将分散在各多径中。因此没有良好的接收端能量处理技术很难得到相应的信息。但是得到充足的多径信号就需要准确的同步，得用很好的同步来保证接收信号能量的累积。但是一般最先到达的第一径不一定是最大径，最大径可能出现在后面的某一径上，导致得到的多条径同时满足同步的要求，这个将给接收机带来额外的同步判决模块。
IR-UWB的同步捕获算法可以从多个方面展开研究：
1)信号处理的角度：一维相关算法、多维子空间算法；
2)参数估计准则：假设检验理论的似然比算法、估计理论的最大似然算法；
3)接收信号的随机性：平稳过程捕获算法、循环平稳过程捕获算法；
4)导频序列有无：数据辅助的同步算法、非数据辅助的同步算法；
5)接收模板信号类型：本地模板算法、脏模板算法。
二、超宽带信道模型
1.IEEE 80
2.15.4a 信道
LDR-UWB系统主要致力于低速率UWB发送信号，主要在以下的环境下对这个系统进行测试和仿真。室内住宅，室内办公室，室内工厂，户外农场和人体区域网络等等。
2.IEEE 802.15.3a 信道
2003年7月，IEEE 802.15.SG3a 研究小组信道墨西哥分委会发布了UWB室内多径信道模型的最终报告，用这个模型评估提交给IEEE 802.15.3任务组各种物理层的性能。IEEE信道模型分委会最终决定采用基于簇方式的模型。
三、超宽带NLOS信道识别
IR-UWB脉冲采用ns级的极短脉冲，传输带宽极宽，具有强分辨多径能力，短距离多径环境下高精度测距。其理论上的测距精度能达到厘米级。今年来UWB脉冲的TOA估计算法得到广泛的关注，利用TOA估计计算收发两端距离的UWB测距系统也得到了相应的发展。
采用估计接收信号中的直达单径（direct path，DP）的到达时间而得到信号从发射端到接收端的传播时间的TOA算法有：基于能量检测的非相干TOA估计算法，使用匹配滤波器技术的相干TOA估计算法。
在LOS的情况下TOA估计较准，因为自由空间维DP的传播媒介；在NLOS情况下，TOA估计存在一定的偏差，这个将带来测距误差。因为NLOS情况下，DP传播过程中经过一个或多个障碍物，这些障碍物造成了传播的附加时延，这个使TOA估计产生正值偏差。
现存的解决NLOS的传统问题有：第一种，基于分组估计的残余进行加权估计的定位算法，设计特定的定位算法在定位阶段减小NLOS误差对最终定位精度的影响。第二种，先识别目前传输的信道状态，然后在相应的定位部分引入辨别的结果，进而有效地限制NLOS带来的影响。
NLOS识别方法普遍以蜂窝网为背景，以节点的移动性为前提。但是在WSN中，大部分节点为静止或准静止的。因此需要关注CIR（channel impulse response）的特征，寻找信道状态的信息。
1.超宽带NLOS信道识别方法
峭度测试方法：
数据的峭度（Kurtosis）定义为数据的四阶矩和二阶矩平方的比值，用来度量信号偏离正态分布信号的程度。假如，数据的峭度大，则在均值附近有明显的尖峰值，峭度较低时，在均值附近将会产生相对平坦的峰值。由于峭度可以描述一组采样数据的尖峰度，也同样可以描述已知信道的LOS程度。对于高峭度值的信道脉冲响应，其接收到的信号更大的可能为LOS。
给定的确定信道的实现为,的峭度可以定义为：
其中和分别为的均值和标准偏差，通过上面两个公式可以得到相应信道的峭度和峭度对数正态分布，进而可得：
若，则视为LOS；若，则视为NLOS。
峭度可以提供多径成分幅值统计相关的信息，但是不能提供接收多径成分的延时属性。两个重要的描述多径信道延时的统计量为平均时延扩展(mean excess delay spread)和均方根时延扩展(RMS delay spread)。
平均时延扩展测试方法：
平均时延扩展(mean exeess delay spread)可以定义为：
同理可得平均时延扩展的对数正态分布，进而可得：
若，则视为LOS；若，则视为NLOS。
均方根时延扩展：
均方根时延扩展 (RMS delay spread)定义为：
同理可得分布，进而可得：
若，则视为LOS；若，则视为NLOS。
联合似然比测试方法：
相关文献中提出了联合似然比测试（Joint）方法。
其中
由相关文献可知，，，，，，
分别为峭度（kurtosis），平均附加时延（mean excess delay spread）,均方根时延扩展(RMS delay spread)的LOS和NLOS的对数正态分布。
2.超宽带NLOS信道识别方法仿真图
1).峭度的对数正态分布的仿真图
2).平均时延扩展的对数正态分布图
3).均方根时延扩展的对数正态分布图
3.四种方法的比较
对以上四种方法进行比较可以得到以下的结果。
上表说明，Joint方法有明显的优越性。
四、超宽带系统同步技术
在通信系统中同步技术作为不可或缺的重要环节，越来越受到业内人士的广泛关注。有效性和可靠性是通信的两大主题。系统同步系统的性能直接影响系统能否有效地、可靠地工作。通信系统的同步分为网同步、载波同步、位同步、帧同步。当通信的接收双方完成了这一系列的同步之后，接收端才可以较可靠地恢复出发送端所发送的原始信号。因此，同步技术与整个系统的性能息息相关。
IR-UWB自身特点和适用的环境，存在相应的问题：第一，IR-UWB脉冲持续时间之后几个纳秒，因此接收机需要进行多次搜索,而且搜索时间长；第二, IR-UWB 工作的环境为多径环境，单脉冲信号经过信道时遇到障碍物会反射、绕射、散射等等，因此到达接收端时单脉冲已经变成了一个脉冲串信号。每条径都带有信息，而且最先到达的不一定是能量最大的。信道多径特征似的同步问题更加严峻。
1.超宽带系统的定时同步
超宽带无线技术发送纳秒级极短脉冲信号，一个符号由几个帧构成，每个帧包含一个脉冲信号，占空比很小。这些特点导致IR-UWB信号在密集多径的室内环境中具有其他信号所不具有的优越性。因此，高性能、低复杂度、高速率的同步技术成了超宽带系统的一个巨大的挑战。
超宽带系统的接收同步方法与一般扩频系统的接收机一样，分为捕获和跟踪两个阶段。捕获是为了让接收机能够解调出信号，将接收信号与本地参考信号的相位差限制在某一较小的范围内。跟踪则是使这个相位差进一步减小，或者始终保持一定的相位差，使其在外界的影响下尽量不要偏离正常的相位。占空比极低的超宽带通信系统对跟踪的要求非常高。
对同步技术的侧重点的不同，还可以把同步技术分成以下几类：
根据对同步概念的不同理解，一种认为发送端和接收端同步开机，将传播时延作为同步参数；另一种，接收机在任意时刻开机接收，接收机寻找每个帧的开始或每个符号的开始，即帧同步或符号同步。
根据是否采用训练序列可以划分为，数据辅助(DA)的定时同步和非数据辅助(NDA)的定时同步即盲同步。数据辅助的同步方法因为增加了信息的冗余度，其
同步精度要比非数据辅助要高。其代价为牺牲了系统的有效性，提高了系统的可靠性。
根据同步的精度可以划分为精同步和粗同步。不同的信道环境、不同的系统环境，对系统的同步具有不同的要求。一般情况下，同步精度的高低与系统复杂度和同步速度有着一定的联系。往往牺牲一定的同步精度来换取系统的低复杂度。精度的级别由高到低可以分为：帧级、脉冲级、亚纳秒级。
根据同步的先后顺序可以划分为符号同步和帧同步。同步的最终目的是接收端要正确地解调出发送端发送出去的信号，因此找出每个符号的每个帧的起始位置至关重要。符号同步作为帧同步的前序工作，要找出接收信号的每个符号的起始位置，以便于以后能够准确地分辨出每个帧的起始位置。
2.超宽带系统同步方法
超宽带系统的同步技术一般分为两种方法，一种为基于检测理论的同步方法，另一种是基于估计理论的检测方法。
1).基于检测理论的同步方法
传统的定时捕获方法采用相关峰值选择的方法，这种方法基于检测理论来估计。将参考信号与接收信号进行卷积，在不同步的情况下，卷积器（相关器）输出分布在零附近，当时钟同步时，卷积器的输出在一个较大的幅值附近。这时的时钟信号就是同步信号。较低的计算复杂度和较快的相位搜索时间是基于检测估计理论的超宽带同步方法的重点。根据模板信号的相位取值，其可以分不同模式的方法。如，串行的滑动相关捕获方法，多积分并行滑动相关捕获方法，混合捕获方法，自适应捕获方法等等。
2).基于估计理论同步方法
估计理论的同步方法就是指采用统计的方法，从一系列待选的时延中选择使统计量最大的作为最终结果，这些统计量一般从接收信号与样本信号的卷积中获得，采用最大似然的准则。估计同步方法分为数据辅助的同步方法和非数据辅助的同步方法。常用的基于估计理论的同步方法有最大似然定时估计方法，基于循环平稳的同步方法，基于脏模板信号的同步方法等等。
3).现有的超宽带同步方法
在超宽带通信系统的同步过程要达到精确同步和快速同步。目前，超宽带信
号的同步捕获技术研究的重点主要集中在搜索策略和判决准则上，分别针对的是降低多径条件下超宽带信号的平均捕获时间和提高捕获概率。
基于DS-UWB系统的滑动相关的方法属于检测理论同步方法，是通过遍历可能的定时时刻，找到能量输出最大的一路作为符号定时的开始。在脉宽相对较宽，滑动状态较少时常用，但是脉宽较窄，需要滑动的状态数较多时，滑动相关法的收敛速度或系统复杂度无法接受。为此，文献[28]利用SVD算法，先估计信道的冲激响应，再采用最小均方误差算法得到定时信息，如定时捕获和信道估计联合算法。存在的缺点是涉及大量的矩阵运算，计算复杂度很高，要求相当高的采样速率。文献[29]则提出了采用广义似然比的同步方法（GLRT)。GLRT方法是一种基于无线UWB信道的定时捕获方法，利用谱估计的方法，即在信号传输时，信道可假设为白色高斯过程；当有信号出现时，利用自回归模型(AR)重建接收信号的功率谱密度，通过广义似然检测法(GLRT)对信号到来进行检测。通过检测GLRT 值的变化，就可得到符号定时的时间。该算法的核心为：假设信号到来前是平稳的AWGN信道，那么通过检测功率变化时刻就可以得到符号的定时估计。因此，该方法把符号定时的估计问题转化成符号到来时刻的检测问题。GLRT检测法的优点是电路设计简单，降低采样速率，从而降低了系统对硬件速率的要求。
文献[30]提出了寻找相关序列为思想的基于barker码的同步方法。为了增强信噪比，提高捕获率，可以在导频中使用PN码，利用PN码的自相关性实现超宽带信号的检测和捕获；同时使用PN码产生较为简单，有利于简化超宽带系统。barker 码本身具有伪随机码的特性，很强的自相关性，是一种具有特殊规律的二进制码组。它是一个非周期序列，一个n位的barker码，每个码元只可能取值+l或一1。目前己找到的barker码有7组，具体为2，3，4，5，7，11，13位。将其应用于导频信号，可以在接收端相关接收时更好的聚集能量，提高信噪比。文献[30]提出了两种方案。方案1为，在一个界内发射0个BPSK调制的高斯二阶脉冲即在内发射barker码，积分时间为。方案2为，在n个脉冲重复周期界内发射n个BPSK调制的高斯二阶脉冲，即积分时间为。最后两种方案比较，在BER性能方面，方案2优于方案1；在同步捕获时间方面SNR较高时方案2由于方案1，而SNR较低时方案1的捕获时间短于方案2的捕获时间，因此作者建议混合使用。
文献[31～33]在超宽带多径信道下采用基于最大似然(ML)比的同步算法，分别对接收到的信号进行粗同步和精同步。最大似然估计准则，在各个时间段内分
别将各径的具体时延和幅度衰减系数估计出来，这不仅使得同步更加精确，而且接收的多径分量都是在相应时间段内能量最强的，因此接收机性能得到进一步提高。
文献[34]使用搜索方法，先进行粗同步随后进行精同步。粗同步确定接收信号的真实相位在小的搜索子空间中，细同步在小的子空间中确定接收信号的真实相位。
文献[35]则为了缩小搜索空间，通过采用混合直接序列展宽和跳时的信号格式。分成两步进行。首先通过平方操作将直接序列码去掉，得到相对较小的跳时码定时偏移量；其次，通过相关判决进行精同步。
文献[36]在本地模板的设计上进行了改进.用“脏”模板信号作为本地模板信号，与接收信号进行相关使积分器具有更好的积分输出。
文献[37]则为了简化本地模板信号的产生，直接利用简单的正弦波代替本地相关信号。
此外，还有很多具体的超宽带同步方法。
3.相干/非相干检测的超宽带同步方法
接收机是超宽带通信系统的核心部分。接收到的信号在接收机里进行同步、解调、译码等。同步模块作为接收机的前端处理，是接收机的关键模块之一。基于IR-UWB的接收机可以分为相干接收机和非相干接收机。对应使用的同步技术为相干检测同步技术和非相干检测同步技术。两种方式都是以滑动相关为主要形式，因此都属于是基于检测理论的同步方法。
1).基于相干检测的同步方法
相干接收机使用相干检测的方法，将已经设计好的模板信号与接收到的信号做相关得到同步，进而解调出接收到的信号。在超宽带通信系统中，采用本地产生的模板信号与接收到的信号进行相关。因此，模板信号对相干检测的方法起到很大的作用。发送信号经过超宽带多径信道会产生一定的幅度和相位的畸变，所以根据不同的接收信号本地模板接收信号也应该进行相应的调整。因此，调整模板信号也是相干检测同步的一个有效的方法。
IR-UWB通信系统相干接收机结构框图
上图为超宽带系统相干接收机的一般框图。对于相干接收机来说准确地估计多径成分的幅度和延时是非常重要的，它可以利用这些信息设计出更好的本地模板信号。假如能进行很好的合理的信道估计，能估计出N条最强路径的幅度和延迟信息，则可以应用于相关Rake接收机中。因此，对相干接收机来说，良好的信道估计模块是接收机能够顺利完成同步和解调信息的重要的部分。
2).基于非相干检测的同步方法
相干接收机需要设计模板信号，因此对同步要求非常高；相关Rake接收机则对信道估计要求相对较高，所以相干接收机面临着巨大的挑战。相比之下，非相干超宽带系统接收机则执行上相对容易。非相干接收机则采用非相干检测的同步方法进行同步（非相干接收机即为非相干自相关接收机）。TR（Transmitted Reference）和DF（differential，差分）模式为非相干自相关超宽带接收机常用的两种模型。两种模式将接收到的信号与自身延迟信号做自相关，TR模式则延迟小于一个帧长时间，DR模式则延迟一个符号时间。非相干接收将接收到的信号作为模板信号不要求估计信道的状态，因此回避了设计本地模板信号的过程和多径成分的能量联合问题，因此执行上相对简单。
TR模式和DF模式都属于自相关接收机。因此在这里给出自相关接收机的接收框图。
自相关接收机的接收框图
进行检测时，首先对接收信号进行低通滤波。
其中为经过滤波器后的接收信号。
TR模式的超宽带接收机采用自相关接收的方法，不需要精确的时间同步，也不需要进行信道估计，从而降低了整个系统的复杂度。
TR模式超宽带接收机的优点：
（1）每个帧包含一个参考脉冲和一个数据脉冲，在一个帧持续时间内，信道的特征基本保持不变，两个脉冲经历相同的衰减。因此，发送的参考脉冲为检测信号提供了一个很好的具有信道状态的模板，不需要进行信道估计。同时，一个帧内的数据脉冲和参考脉冲具有很好的相关性。
（2）对每个数据比特进行重复多个帧，增加了字符长度，也增加了相关接收机的积分时间长度，对同步只需要达到符号级别的同步即可。因此大大降低了接收机的复杂度。
4.一种改进的同步算法模型
一种基于信道识别的非相干超宽带同步算法
非相干接收机的同步性能取决于积分区域和积分器输出端的采样点的位置。然而，在相干接收机中同步完全取决于接收信号和模板信号，因此模板信号的不精确性直接影响系统的性能。对非相干超宽带接收机来说，同步误差引起的积分区域选择不准确和积分器输出采样点的不准确不会导致非相干接收机性能的很大下降。因此这也是本文研究非相干超宽带接收机的一个重要原因。
文献[39]提出了一种新颖的非相干自适应同步算法，其通过对每帧的自适应搜索，剔除噪声积分区间，快速完成同步，从而改善了同步的准确度。同步所需的符号个数比传统的相干接收机少，只需几十个符号即可完成同步。该方法中使用的UWB多径信道模型是脉冲响应线性滤波的模型，脉冲展宽是由作者设定的。但是，目前IEEE规定的标准的信道模型有IEEE 802.15.3a模型和IEEE 802.15.4a 模型。因此，根据IEEE标准信道模型能确定更加合理的脉冲展宽，从而有助于UWB 的快速准确的进行同步。
在前面方法的基础上，相关文献使用了在相干接收机中应用的一些快速搜索
方法，如比特反转法。仿真中还使用了重叠窗口的理论，提出了一种改进的快速同步方法，同步速度得到了一定的提高。该方法在仿真中使用的信道为IEEE 802.
15.3a信道，这个信道为高速UWB信道，是实数信道。但是在实际中，信号通过信道，幅度、相位等都会受到影响，因此利用复信道更有利于同步的研究。因此，在研究UWB同步中有必要对脉冲展宽进行准确的研究，以及其对超宽带快速同步的影响也要重新讨论。
为了进一步改善同步性能，本文首先讨论了脉冲的展宽问题。首先采用文献[21]的信道识别方法，对IEEE 802.15.4a信道进行信道类型识别；之后在具体的信道类型中采用具体的积分窗口和截止窗口大小，进一步改进了文献[39]的非相干自适应同步算法。仿真过程中将使用文献[38]的积分窗口重叠的思想进行同步搜索和细同步。仿真结果表明，本文的基于信道识别的新同步方法有助于减小同步误差，而且通过仿真得到J(可暂时理解为一种联合似然比)与同步误差有一定的关系，即J值越大同步误差相对小。
1).本文的发射端系统模型
本文采用的发射信号：
其中，为一个符号持续时间，为一个帧持续时间，为码片间隔，为脉冲展宽，为调制脉冲极性，为脉冲能量，为伪随机跳时码（PRTH，Pseudo-random time-hopping ），为归一化短脉冲。一个符号由个帧构成，即；一个帧由个跳时码构成。脉冲的分布严格遵守跳时码的调频图案，脉冲极性在一个符号范围内保持不变。每个帧内的脉冲根据PRTH图案移动其位置。
其发射端的方框图如下：
本文发射端框图
下面对发射框图进行具体的解释：
O端：假设给定待发射的二进制序列：，，，，，，，，其传输速率为。(：传输一个比特所用的时间)。
A端：，，，，其速率为。为基准码1与的差分编码，的个数比的个数多一个。
B端：信号经过的重复编码产生一系列的二进制序列：
，，，，
产生新传输速率为：。
C端：发送编码器使用整数值码序列——伪随机序列和二进制序列产生一个新的序列。的表达式如下所示：
此时的传输速率为：。
D端：序列进入调制模块产生了一系列脉冲，此时脉冲的传输速率为：
。一个帧包含一个脉冲，代表第个帧上脉冲的具体位置，因此脉冲发生位置可以表示为。
F端：脉冲形成器为冲激响应为的脉冲形成滤波器。得保证经过脉冲形成滤波器产生的脉冲序列互不重叠，输出信号为。
G端：最后一个模块将改变的极性，根据差分编码所得的改变发送序列的极性。
2).接收端系统模型
本文超宽带非相干差分接收机系统结构
由上图可知，先完成信道估计才能进行信道识别，随后根据信道识别得到的信息再进行帧同步。但是信道估计还需要有一定的同步，为了提供信道估计所需的同步接收机先对训练序列进行粗略的码同步，之后进行硬判决解调出相应的训练序列。虽然这个同步信息误差较大，但是对信道估计是有一定的帮助。本论文不涉及信道估计部分，直接对信道状态进行识别。
3).算法实现
许多有关文献都提到的剔除噪声的重要性，证明了接收机的前端同步与系统的性能息息相关。
本文提出的改进的同步方法，首先对 IEEE 802.15.4a的八种信道模型进行信道识别，通过前面提出的公式：
可得到相应的值，并且通过公式：
进行识别。根据识别得到的具体信道环境设置不同的同步参数。之后采用自适应搜索方法进行脉冲搜索，搜索过程中将会采用积分窗口重叠的思想，避免出现一个脉冲能量分布在两个积分区域导致同步误差。
该文献提出的基于信道识别的自适应同步方法的实现步骤如下：
第一步：参考文献[39]的方法达到符号同步即码同步。接收到的信号经一个符号时间延时后，与自身做相关，相关输出值的绝对值的最大值作为码同步点。
224 中国医药生物技术 2009年6月第4卷第3期Chin Med Biotechnol, June 2009, V ol. 4, No. 3 DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2009.03.012 · 综述·Notch信号通路研究进展 王利祥，华子春 1917 年，Morgan 及其同事在果蝇体内发现一种基因，因其功能部分缺失可导致果蝇翅缘出现缺口，故命名该基因为 Notch。随后的研究发现，Notch 从无脊椎动物到脊椎动物的多个物种中表达，其家族成员的结构具有高度保守性，在细胞分化、发育中起着关键作用。迄今研究已阐明 Notch 信号通路的主要成员及核心转导过程，然而随着研究的深入，人们逐渐认识到该通路实际上处于十分复杂的调控网络之中，而这与其在发育过程中功能的多样性相符合。本文结合最新进展，系统阐述 Notch 信号通路的组成，功能，作用机制及调控，并揭示该通路异常与疾病的联系。 1 Notch 受体 Notch 受体是一个相对分子量约为 30 000 的 I 型膜蛋白，由胞外亚基和跨膜亚基组成，2 亚基之间通过 Ca2+ 依赖的非共价键结合形成异源二聚体。胞外亚基包含一组串联排列的 EGFR 和 3 个家族特异性的 LNR 重复序列。EGFR 在 Notch 受体与配体的结合中起关键作用，在果蝇中，Notch 受体的第 11 位和 12 位 EGFR 介导了其与配体的结合。LNR 位于 EGFR 的下游，富含半胱氨酸，介导了 2 亚基之间 Ca2+ 依赖的相互作用。跨膜亚基包括跨膜区、RAM 序列、锚蛋白重复序列、核定位序列、多聚谷氨酰胺序列以及 PEST 序列。RAM 结构域是 Notch 信号效应分子 CBF1/RBPJk 主要的结合部位。ANK 重复序列结构域是 Deltex、Mastermind 等的结合部位，这些蛋白对Notch 信号通路有修饰作用。PEST 结构域与泛素介导的Notch 胞内段降解有关[1]。 2 Notch 配体 Notch 配体与受体一样为 I 型跨膜蛋白。果蝇 Notch 配体有 2 个同源物 Delta 和 Serrate，线虫的 Notch 配体为 Lag 2，故又称 Notch 配体为 DSL 蛋白。脊椎动物体内也发现了多个 Notch 配体，与 Delta 同源性高的称为Delta 样分子，与 Serate 同源性高的被称作 Jagged。目前，发现人的 Notch 配体有 D ll l、3、4和 Jagged l、2。配体胞外 DSL 结构域在进化中高度保守，是配体与受体结合、激活 Notch 信号所必需的。Notch 配体的胞内域较短，仅70 个左右氨基酸残基，功能尚未阐明。近来研究发现，Delta 1 的胞内域能够诱导细胞的生长抑制[2]。有人推测，配体胞内段可能类似与受体胞内段，具有信号转导功能，但具体机制有待进一步研究。3 Notch 信号传递与效应因子 迄今研究发现主要有 6 种信号通路在多细胞生物的生长中发挥关键作用，分别是刺猬、骨形态发生蛋白、无翅、类固醇激素受体、Notch 和受体酪氨酸激酶。Notch 相对于其他信号通路结构较简单，没有第二信使的参与。现有研究提出了 Notch 信号活化的“三步蛋白水解模型”[3]。首先，Notch 以单链前体模式在内质网合成，经分泌运输途径，在高尔基体内被 Furin 样转化酶切割成相对分子质量为180 000 含胞外区的大片段和 120 000 含跨膜区和胞内区的小片段。两者通过 Ca2+依赖性的非共价键结合为异源二聚体，然后被转运到细胞膜。当 Notch 配体与受体结合，Notch 受体相继发生 2 次蛋白水解。第一次由 ADAM 金属蛋白酶家族的 ADAM 10/Kuz 或 ADAM 17/TACE 切割为 2 个片段。N 端裂解产物（胞外区）被配体表达细胞内吞，而 C 端裂解产物随后由早老素 1/2，Pen-2，Aph1 和Nicastrin 组成的γ-促分泌酶复合体酶切释放 Notch 受体的活化形式 NICD。 经典的 Notch 信号通路又称为 CBF-1/RBP-Jκ依赖途径。CBF-1/RBP-Jκ本身是 1 个转录抑制因子，能够特异性地与 DNA 序列“CGTGGGAA”相结合，并招募 SMRT，SKIP，I/II 型组蛋白去乙酰化酶等蛋白形成共抑制复合物，抑制下游基因的转录。当 Notch 信号激活后，NICD 通过上述酶切反应被释放进入胞核，通过 RAM 结构域及 ANK 重复序列与 CBF-1/RBP-Jκ结合使共抑制复合物解离，并募集 SKIP，MAML 1 组成共激活复合体，激活下游基因的转录。Notch 信号的靶基因多为碱性螺旋-环-螺旋转录抑制因子家族成员，如哺乳动物中的 HES、非洲爪蟾中的XHey-1，以及近来发现的 BLBP [3]。此外，存在非CBF-1/RBP-Jκ依赖的 Notch 信号转导途径。最近有研究报道，果蝇 Notch 结合蛋白 Deltex 是某些组织特异性非 Su （H）依赖性信号所必需的，同时发现 Deltex 也具有拮抗Notch 的功能 [4]。 4 Notch 信号途径功能 Notch 信号途径的功能最初是在果蝇神经系统发育的 基金项目：国家自然科学基金（30425009，30730030）；江苏省自然科学基金（BK2007715） 作者单位：210093 南京大学医药生物技术国家重点实验室 通讯作者：华子春，Email：zchua@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html, 收稿日期：2009-02-01
超宽带（UWB ）信号的时频特性1 孙超，周正 摘 要：由于超宽带（UWB ）信号属于非平稳信号，其时频特征更能反映信号的本质属性。为了研究UWB 信号的特征，首先介绍了目前常用的三种UWB 信号的调制方式，然后提出使用时频分析的方法对UWB 信号进行分析，使用基于布莱克曼窗的短时傅立叶变换（STFT ）对采用不同调制方式生成的UWB 信号进行分析，并且根据不同UWB 信号各自的特点，结合仿真结果从时域和频域联合特征的角度对UWB 信号进行了新的认识，并提出需要进一步进行研究的问题。 关键词：超宽带；时频分析；短时傅立叶变换 美国联邦通信委员会（FCC ）对超宽带（UWB ）无线系统的定义是分数带宽大于20％或者10dB 带宽大于500MHz [1]。 自从2002年FCC 开放3.1～10.6GHz 频带给UWB 设备使用之后，就掀起了UWB 技术用于民用高速率、低功耗通信设备的研究热潮，新的技术、新的产品不断涌现。目前UWB 的调制方式主要有PPM ，P AM ，DS －UWB ，MB －OFDM 等，由于新的调制方式的使用，如何分析不同调制方式下的UWB 信号成为人们目前面临的新问题。由于UWB 信号的生成方式与传统的窄带信号不同，是典型的非平稳信号，目前建立在使用传统的傅立叶分析方法分析信号的手段无法完全确定UWB 信号的特征，需要采用新的分析方法以达到正确认识UWB 的目的。 本文使用基于布莱克曼窗的短时傅立叶变换分析3种常见的UWB 信号，从时频域的角度对UWB 的特征进行分析。 1、UWB 信号的生成[2] 产生UWB 信号最常用和最传统的方法是在非常短的时间内发射脉冲信号，这种方式被称为冲击无线电（Impulse Radio ，IR ）。常用的调制方式包括脉冲位置调制（PPM ）和脉冲幅度调制（P AM ），并且为了控制生成信号的频谱，数据符号编码需要进行伪随机化或者伪噪声化。此外，UWB 信号的调制方式还包括引入时间抖动的跳时（TH ）调制方式直接序列扩频（DSSS ）调制方式。根据FCC 关于UWB 信号的定义，可以将7.5GHz 的带宽分成14个子信道，其中每个子信道带宽为528MHz ，采用OFDM 调制方式，称为MB －OFDM 调制方式。本文将分析TH －PPM 、DS －P AM 和MB －OFDM 信号的时频特性，根据参考文献2，TH －PPM －UWB 信号的生成表达式为： ∑+∞ ?∞=???= j j j s a jT t p t s )()(εη （1） 其中p （t ）表示发射的脉冲波形，T s 为一个码元的周期，ηj 为跳时码序列，a j 为待传输的信息，取值为0或1，ε为脉冲偏移时间。 P AM －DS －UWB 信号生成形式为 -1- 1本课题得到国家自然科学基金项目（60372097；60432040；60572158；60572020）、北京市自然科学基金项目（4052021）、教育部博士点专项基金项目（20060013008）和韩国仁荷（UWB-ITRC ）合作项目的资助。 北京邮电大学无线网络实验室，北京（100876） E-mail ：zzhou@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,
World Journal of Cancer Research 世界肿瘤研究, 2014, 4, 41-46 Published Online October 2014 in Hans. https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,/journal/wjcr https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,/10.12677/wjcr.2014.44008 Review of the ERK5 Signaling Pathway Research Song Luo*, Shengfa Su, Weiwei Ouyang#, Bing Lu# Teaching and Research Section of Oncology, Guiyang Medical University, Guiyang Email: 4567436@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,, #ouyangww103173@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,, #lbgymaaaa@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html, Received: Sep. 25th, 2014; revised: Oct. 16th, 2014; accepted: Oct. 20th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Extracellular signal regulated kinase 5 (ERK5) is an important part of mitogen activated protein kinase (MAPK) system, and also is a new signal transduction pathway of MAPK signaling system, which has attracted much attention in recent years. ERK5 can be activated by many stimulating factors and plays an important role in cell survival, proliferation and differentiation. Furthermore, ERK5 is closely related to vascular development and proliferation, and other critical functions. This paper focuses on the origin, structure, property, physiological features of ERK5, and the relation-ship between ERK5 and tumor and non-oncologic diseases, and reviews the research direction in the future. Keywords ERK5, Signaling Pathways, MAPK ERK5信号通路研究现状 罗松*，苏胜发，欧阳伟炜#，卢冰# 贵阳医学院肿瘤学教研室，贵阳 Email: 4567436@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,, #ouyangww103173@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html,, #lbgymaaaa@https://www.doczj.com/doc/fa13946981.html, 收稿日期：2014年9月25日；修回日期：2014年10月16日；录用日期：2014年10月20日 *第一作者。 #通讯作者。
细胞信号转导途径研究方法 一、蛋白质表达水平和细胞内定位研究 1、信号蛋白分子表达水平及分子量检测: Western blot analysis. 蛋白质印迹法是将蛋白质混合样品经SDS-PAGE后,分离为不同条带，其中含有能与特异性抗体(或McAb)相应的待检测的蛋白质(抗原蛋白)，将PAGE胶上的蛋白条带转移到NC膜上此过程称为blotting，以利于随后的检测能够的进行，随后,将NC膜与抗血清一起孵育，使第一抗体与待检的抗原决定簇结合(特异大蛋白条带)，再与酶标的第二抗体反应,即检测样品的待测抗原并可对其定量。 基本流程： 检测示意图：
2、免疫荧光技术 Immunofluorescence （IF） 免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，再用这种荧光抗体（或抗原）作为分子探针检查细胞或组织内的相应抗原（或抗体）。在细胞或组织中形成的抗原抗体复合物上含有荧光素，利用荧光显微镜观察标本，荧光素受激发光的照射而发出明亮的荧光（黄绿色或桔红色），可以看见荧光所在的细胞或组织，从而确定抗原或抗体的性质、定位，以及利用定量技术测定含量。 采用流式细胞免疫荧光技术（FCM）可从单细胞水平检测不同细胞亚群中的蛋白质分子，用两种不同的荧光素分别标记抗不同蛋白质分子的抗体，可在同一细胞内同时检测两种不同的分子（Double IF），也可用多参数流式细胞术对胞内多种分子进行检测。 二、蛋白质与蛋白质相互作用的研究技术 1、免疫共沉淀（Co- Immunoprecipitation, Co-IP）
Co-IP是利用抗原蛋白质和抗体的特异性结合以及细菌蛋白质的“protein A”能特异性地结合到免疫球蛋白的FC片段的现象而开发出来的方法。目前多用精制的protein A预先结合固化在agarose的beads 上，使之与含有抗原的溶液及抗体反应后，beads上的prorein A就能吸附抗原抗体达到沉淀抗原的目的。 当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质－蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质X的抗体免疫沉淀X，那么与X在体内结合的蛋白质Y也能沉淀下来。进一步进行Western Blot 和质谱分析。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合，也可用于确定一种特定蛋白质的新的作用搭档。缺点：可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用。 2、GST pull-down assay GST pull-down assay是将谷胱甘肽巯基转移酶（GST）融合蛋白（标记蛋白或者饵蛋白，GST, His6, Flag, biotin …）作为探针，与溶液中的特异性搭档蛋白(test protein或者prey被扑获蛋白)结合，然后根据谷胱甘肽琼脂糖球珠能够沉淀GST融合蛋白的能力来确定相互作用的蛋白。一般在发现抗体干扰蛋白质－蛋白质之间的相互作用时，可以启用GST沉降技术。该方法只是用于确定体外的相互作用。
第２７卷第２期 计算机仿真２０１０年２月文章编号：１００６—９３４８（２０１０）０２—０１５３一０４ 超宽带通信调制方式隐蔽性研究 许哲，王永生，张会生 （西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１００７２） 摘要：在军事应用中超宽带调制信号的隐蔽性是设计者需要关注的重要指标之一，为解决上述问题，改善发射信号的频谱，提出一种将脉幅调制（ＰＡＭ）与脉位调制（ＰＰＭ）结合的调制方式设计超宽带通信信号，并进行系统仿真。仿真结果表明，在系统复杂度增加很小的情况下．新调制方式的信号功率谱具有更加类似于自噪声的特性，谱密度更低，从而提高信号的隐蔽性，且系统容量与ＰＡＭ系统或ＰＰＭ系统相比有一定提升。 关键词：超宽带；脉位调制；脉幅调制；频域分析 中图分类号：ＴＮ９１４．５３文献标识码：Ｂ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＴＨ—ＰＰＭＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＰｓｅｕｄｏＲａｎｄｏｍＣｏｎｔｒｏｌ ｔｏＰｕｌｓｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅｉｎｔｈｅＵＷＢＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＸＵＺｈｅ。ＷＡＮＧＹｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＨｕｉｓｈｅｎｇ （ＮｏｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｅａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔ），，Ｘｉ’ａｌｌＳｈａｎｘｉ７１００７２，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＯｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔａｓｐｅｃｔｓｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｉｎｔｈｅＵＷＢｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｈｉｄｄｅｎｃｈａｒａｃｔｅｒ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｍｅｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓａｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｃｏｍｂｉｎｅｓｔｈｅＰＡＭａｎｄＰＰＭｍｏｄｕｌａ?ｔｉｏｎｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅＵＷＢｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉ印ａｌ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ－ｓｕｉｔｅｓ，ｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｎｇａｌｉｔｔｌｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｓｎａｌｕｎｄｅｒｔｈｅｎｅｗｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｍｏｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｗｈｉｔｅｎｏｉｓｅｔｈａｎｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ．ａｎｄｔｈｅＰＳＤｉｓｌｏｗｅｒ．ＳＯｔｌｌａｔｉｎ－ｃｒｅ凰ｓｅ８ｔｈｅｈｉｄｄｅｎｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｉｔｂｒｉｎｇｓａｌｉｔｔｌｅｂｅｎｅｆｉｔｓｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｐａｃｉｔｙｔｏｏ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＵＷＢ；ＰＰＭ；ＰＡＭ；Ｓｐｅｃｔｒｕｍｄｏｍａｉｎａｎａｌｙｓｉｓ １引言 超宽带（ＵＷＢ）通信问世以来，以其数据传输速率高、功耗小、成本低等优点，在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景，越来越受到研究者的重视。ＵＷＢ系统采用功率谱密度极低、脉宽为纳秒级的基带窄脉冲来传送信息，因此带宽极宽，具有隐蔽性强、处理增益高、抗多径等优点，非常适合用于短距离无线通信。 文献［１］对目前的超宽带调制方式ＴＨ—ＰＰＭ（跳时脉冲相位调制）和ＴＨ—ＰＡＭ（跳时脉冲幅度调制）的性能和误码率（ＢＥＲ）做ｒ详细分析比较。本文在此基础七，提出一种基于伪随机脉幅控制的ＴＨ—ＰＰＭ调制方式来进行脉冲信号的调制，分析了它的复杂度、系统容量及发射信号的ＰＳＤ性能，以及在室外多径信道模型下的单用户ＢＥＲ性能。理论分析 收稿１３期：２００８—１０一３０修回１３期：２００９一０４—２０及计算机仿真结果表明，在系统复杂度增加不大的情况下，本文提出的调制方案比传统的ＴＨ～ＰＰＭ及ＴＨ—ＰＡＭ调制方式的ＰＳＤ（功率谱密度）更低，系统容量更大，在采用相关接收软判决方式解调数据时，其误码率性能与ＴＨ—ＰＰＭ解调误码率性能差别不大。 ２系统描述 假设一个单用户基带调制系统，其系统组成如图１所示。由图叮以看出，与ＴＨ—ＰＰＭ凋制相比，新调制方式在进行脉位调制前先对信息进行了一次伪随机调制，然后根据其结果进行脉幅调制，随后再进行ＴＨ—ＰＰＭ调制；在接收端，要用与发端相同的跳时码序列调制检测信号的位置，然后与接收信号做相关运算后再进行判决，随后再与脉幅控制伪随机序列进行运算解调出信息序列。相对ＴＨ—ＰＰＭ调制方式，系统在前端增加了一个伪随机脉幅调制模块，这需要使用伪随机序列发生器产生相应的伪随机码，系统复杂度有所增加，但是由于后面的ＴＨ—ＰＰＭ调制也需要使用伪随机码 一１５３— 万方数据
封装、检测与设备 Package ，櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶 Test and Equipment DOI ：10.3969/j.issn.1003－353x.2011.09.016 September 2011 Semiconductor Technology Vol.36No.9 719 基金项目：国家自然科学基金资助项目（61077046）；吉林大学基本科研业务费资助项目（200903084）超宽带信号的光学产生方法以及应用 李沫，董玮 （吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春130012）摘要：为了实现跨越不同网络的无间断服务和随时随地的高速率数据接入，提出了采用光学 方法产生超宽带信号的技术，该技术的采用避免了额外的电光或者光电转换，节省了系统资源，有益于全光网络的形成。基于国内外的诸多研究成果，首先对利用光学方法产生超宽带信号的技术方案进行了认知与分析，在此基础上，以元器件为分类标准归纳总结出三类在光领域中产生超宽带信号的方法；然后结合实例对超宽带信号进行了应用分析，证明了超宽带信号的实用性与优越性；最后指出了超宽带系统未来的发展趋势以及存在的问题。 关键词：超宽带；色散设备；光学频率鉴别器；半导体光放大器；保偏光纤中图分类号：TN929.11文献标识码：A 文章编号：1003－353X （2011）09－0719－07 Optical Generation Methods and Applications of UWB Signals Li Mo ，Dong Wei （State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics Jilin University Test Region ，College of Electronic Science and Engineering ，Jilin University ，Changchun 130012，China ） Abstract ：In order to realize the continuous service across different network and high-speed data access of anywhere and anytime ，the technology of optical methods to generate UWB （ultra-wide band ）signals was proposed.With this technology ，the extra electro-optical or photoelectric conversion was avoid ，the system resources were saved and it was beneficial to form the all-optical network.Based on many research at home and abroad ，the technology using optical methods for UWB signal generation was analyzed.On this basis ，with components for classification standard ，the three methods that generate UWB signals in optical areas were summed up.The application of UWB signal was analyzed with examples.The practicability and advantages were proved.The future development of UWB systems and problems were pointed out. Key words ：ultra-wide band （UWB ）；dispersion equipment ；optical frequency discriminator ；semiconductor optical amplifier （SOA ）；polarization maintaining fiber （PMF ） EEACC ：6260 0引言 超宽带（UWB ）技术是近些年新兴起的一种脉冲通信技术，它具有传输速率高、多径分辨能力强、抗干扰性能强、带宽极宽、功耗低、定位精 准、保密性好等优点 ［1－3］ 。由于超宽带信号的无线传输距离短，常局限于几米到几十米。为了增加信 号的覆盖范围，使其能在光纤中传送，在光领域中产生超宽带信号而不需要额外的电光或光电转换是很有必要的。本文主要针对国内外的发展状况，归纳总结在光领域中产生超宽带信号的方法。 1超宽带信号的光学产生方法 UWB 是指系统的频带宽度（10dB 带宽）与 中心频率之比大于20%或者带宽大于500MHz 的通
生物技术通讯 ＬＥＴＴＥＲＳＩＮＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．１８Ｎｏ．２Ｍａｒ．，２００７ 综述 文章编号：１００９－０００２（２００７）０２－０３３６－０３ 蛋白质组学方法在细胞内信号转导研究中的应用 李敏，周慧，崔银秋 吉林大学生命科学学院生物大分子实验室，吉林长春１３００２１ ［摘要］蛋白质组学的新技术为我们研究细胞内的信号转导过程提供了更广泛和崭新的思路，它克服了传统技术的局限 性，实现了对蛋白的高通量分析。简要综述了蛋白质组学技术在信号转导过程中信号分子的确定、定量，磷酸化等翻译后修 饰的识别，以及蛋白质之间相互作用研究等方面的应用。 ［关键词］蛋白质组学；信号转导 ［中图分类号］Ｑ２５FＱ５０３［文献标识码］Ａ ＡｐｐｌｙｉｎｇＰｒｏｔｅｏｍｉｃＭｅｔｈｏｄｓｔｏＣｅｌｌｕｌａｒＳｉｇｎａｌＴｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ ＬＩＭｉｎ，ＺＨＯＵＨｕｉ，ＣＵＩＹｉｎ－ｑｉｕ ＢｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅＬａｂ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｈａｔｈａｖｅｅｍｅｒｇｅｄｉｎｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓｐｒｏｖｉｄｅｕｓｍｕｃｈｍｏｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎｄｎｅｗｉｎ－ ｓｉｇｈｔｓｉｎｔｏｃｅｌｌｕｌａｒｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｔｈａｓｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｐｒｏｔｅｉｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅ．Ｉｎｔｈｉｓｌｅｔｔｅｒ，ｔｈｅａｐｐｌｙｉｎｇｏｆｐｒｏｔｅｏｍｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｄｅｆｉｎｉｎｇａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｐｏｓｔ－ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｐｒｏｔｅｉｎ－ｐｒｏｔｅｉｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｒｅ－ ｓｅａｒｃｈｄｕｒｉｎｇｃｅｌｌｕｌａｒｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓFｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ ２０世纪９０年代以来，对细胞内信号转导途径的研究逐渐成为国内外生物学界广泛关注的热点。由于信号的传递在细胞的增殖、分化和生存等过程中都起着十分关键的作用，因而逐渐成为解决许多重要理论及实践问题的基本思路和有力武器。近年来有关细胞信号转导研究的方法层出不穷。传统地，人们主要利用ＲＮＡ干扰技术、抗体免疫沉淀、３２Ｐ标记结合蛋白质印迹法（Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔｔｉｎｇ）、ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＳＤＳ－ＰＡＧＥ）等方法来检测和鉴定信号传递过程中差异表达的信号分子及关键蛋白的磷酸化。这些方法和技术能够做小量的分析，但无法进行大规模的研究。随着双向电泳（ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，２－ＤＥ）和质谱技术的不断完善与发展，蛋白质组学方法越来越多地被用于研究胞内信号转导过程。它弥补了传统方法的不足之处，实现了高通量大规模的研究模式。近年来，蛋白质组学方法应用于信号转导的研究，主要在对蛋白表达谱的检测和定量、翻译后修饰的识别，以及蛋白质之间相互作用图谱的绘制等方面。蛋白质组学方法为我们完整地绘制细胞内信号转导网络图提供了更为可靠的依据。以下就近年来该领域的一些新技术及应用做一简要综述。 １信号蛋白的寻找和确定 细胞受到外界的刺激后，首先吸引许多锚定蛋白、衔接蛋白的结合，引起蛋白的相互作用，并随之引发胞内的一系列信号蛋白的改变（如级联磷酸化事件的发生），最终信号传递到核基因，表达或阻抑表达一些特征蛋白，或者作用于某些特定的细胞器，引发其他生物学效应。由此可见，要了解一种信号途径的具体过程，首先要对该过程的特征信号分子及下游所表达的蛋白进行确定。目前，二维电泳结合质谱技术（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ或ＥＳＩ－ＭＳ）已经成为蛋白质组学的首选工具，来获得不同状态下的细胞全蛋白质组。许多研究通过选择性抑制或激活信号通路并筛选２－ＤＥ的效应分子成功地鉴定了信号转导过程中的靶标。本文作者所在研究室［１］利用２－ＤＥ结合ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ，对处于不同生理条件下的ＮＩＨ３Ｔ３细胞的全细胞裂解液进行双向电泳分离及软件分析。在我们筛选的ａＦＧＦ拮抗剂小肽存在的条件下，鉴定出３种表达量下调、１种表达量上升的蛋白，其中鸟苷酸结合蛋白α－１１亚单位和１Ｃ型核因子分别参与胞内ａＦＧＦ信号传导以及转录调控。近来人们又开发出许多以２－ＤＥ为基础的改进方法，包括从样本制备、分离到染色等各方面，来对蛋白进行更好的分离分析，如亚细胞分离、差异凝胶电泳（ＤＩＧＥ）技术等［２］。 ２－ＤＥ的优势是能够更直观地提供信号蛋白的相对分子质量、等电点、相对表达丰度等信息，但它在分离一些ｐＩ过大或过小、疏水性强的低丰度蛋白时有很大的困难。最近研究较多的多维蛋白质鉴定技术（ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｉｎｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈ－ｎｉｑｕｅ，ＭｕｄＰＩＴ）［３］弥补了上述缺陷。ＭｕｄＰＩＴ能够更有效地检测疏水蛋白，且在分析来自胞内细胞器的蛋白时具有更高的效率。最常用的是二维液相色谱（２Ｄ－ＬＣ），它首先对蛋白复合物进行酶 ［收稿日期］２００６－０８－３０ ［基金项目］吉林省科技发展计划项目（２００４０４１１－３） ［作者简介］李敏（１９８２－），女，硕士研究生 ［通讯作者］崔银秋，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｃｕｉｙｑ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ３３６
超宽带天线的研究与设计 中文摘要 近几年来，超宽带天线的研究已经成为热潮。本文的思想也是研究小型化超宽带平板天线，让其在生活中的硬件设计产品中满足超宽带天线的技术需要。因为超宽带天线在WiMAX和WLAN的窄带系统和装载切口天线设计结构上产生的影响。实现WiMAX和WLAN频带的双凹槽在超宽带天线结构设计。在设计过程中主要是使用HFSS软件进行天线结构的仿真优化。主要利用了HFSS软件仿真和天线结构的优化设计过程。我们针对其超宽带天线的性能参数，相应的提升平面单极子天线的基础研究。传统平面单极子天线与狭槽，狭槽装载方法的横截面，提出了几种平面单极子天线从频域和时域研究，从而从单极子天线的相关性能参数出发，研究平面单极子天线在频率范围为3.1GHZ-11GHZ，使超宽带天线能够达到市场对硬件方面的应用需求。 关键词：平面单极子天线；超宽带；HFSS仿真 I
Research and design of ultra-wideband antenna Abstract In recent years, the research of ultra-wideband antenna has become a boom. Thought of this paper is to study ultra-wideband planar antenna miniaturization, let the life in the hardware design of the product satisfy the need of ultra-wideband antenna. Because of ultra-wideband antenna in WLAN and WiMAX narrowband systems and the impact loading of incision on the antenna design. Both WiMAX and WLAN band grooves in the ultra-wideband antenna structure design. In the design process is mainly using HFSS software for simulation of antenna structure optimization. Mainly using HFSS software simulation and optimization of the antenna structure design process. We according to the performance of ultra-wideband antenna parameters, the corresponding increase of planar monopole antenna of basic research. Traditional planar monopole antenna and the slot, slot loading method of cross section, and puts forward several planar monopole antenna from frequency domain and time domain research, thus starting from the related performance parameters of monopole antenna, the planar monopole antenna in the frequency range of 3.1 GHZ - 11 GHZ, the ultra-wideband antenna can meet the market demand for hardware applications. Key words: Planar monopole antenna; Ultra-Wideband; HFSS simulation 目录 I
超宽带（UWB）技术 一、UWB技术简介 UWB(Ultra Wide Band)是一种短距离的无线通信方式。其传输距离通常在10m以内，使用1GHz以上带宽，通信速度可以达到几百Mbit/s以上。UWB不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。美国联邦通讯委员会(FCC)规定，UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz。 超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面：一个是传输带宽，另一个是是否采用载波方式。从传输带宽看，按照FCC的定义：信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25％的为超宽带。超宽带传输技术直接使用基带传输。其传输方式是直接发送脉冲无线电信号，每秒可以发送数1O亿个脉冲。然而，这些脉冲的频域非常宽，可覆盖数Hz～数GHz。由于UWB发射的载波功率比较小，频率范围很广，所以，UWB对传统的无线电波影响相当小。UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。 二、UWB技术的发展历程 现代意义上的超宽带UWB 数据传输技术，又称脉冲无线电( IR ， Impulse Radio) 技术，出现于1960年，当时主要研究受时域脉冲响应控制的微波网络的瞬态动作。通过Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究， UWB 技术在70 年代获得了重要的发展，其中多数集中在雷达系统应用中，包括探地雷达系统。到80 年代后期，该技术开始被称为"无载波"无线电，或脉冲无线电。美国国防部在1989 年首次使用了"超带宽"这一术语。为了研究UWB在民用领域使用的可行性，自1998 年起，美国联邦通信委员会( FCC) 对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，FCC 仍开放了UWB 技术在短距离无线通信领域的应用许可。这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。 2003年12月，在美国新墨西哥州的阿尔布克尔市举行的IEEE有关UWB标准的大讨论。那时关于UWB技术有两种相互竞争的标准，一方是以Intel与德州仪器为首支持的MBOA标准，一方是以摩托罗拉为首的DS-UWB标准，双方在这场讨论中各不相让，两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上，前者采用多频带方式，后者为单频带方式。这两个阵营均表示将单独推动各自的技术。虽然标准尘埃未定，但摩托罗拉已有了追随者，三星在国际消费电子展上展示了全球第一套可同时播放三个不同的HSDTV视频流的无线广播系统，就采用了摩托罗拉公司的Xtreme Spectrum芯片，该芯片组是摩托罗拉的第二代产品，已有样片提供，其数据传输速度最高可达114Mbps，而功耗不超过200mw。在另一阵营中，Intel 公司在其开发商论坛上展示了该公司第一个采用90nm技术工艺处理的UWB芯片；同时，该公司还首次展示多家公司联合支持的、采用UWB芯片的、应用范围超过10M的480Mbps无线USB技术。在5月中旬由IEEE802.15.3a工作组主持召开的标准大讨论会议上对这种技术进行投票选举UWB标准，MBOA获得60%的支持，DS-UWB获取40%的支持，两者都没有达到成为标准必须达到75%选票的要求。因
信号通路研究思路
证明一个药物能通过抑制P38表达而发挥保护细胞的作用，需要做的是： 要证明你的药物是通过抑制P38表达而发挥保护作用，首先要证明P38表达增加会导致损伤。 其次，要证明你的药物存在保护作用。 再次，证明你的药物可以抑制P38表达。 最后，证明你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 首先证明P38表达增加会导致损伤。 这里需要建立一个损伤模型。正如你提到的，钙离子导致P38mapk的增高，如果某种损伤可以通过钙离子导致P38mapk的增高，那么你就建立起了一个损伤模型。这时，对P38做个RNA干扰，使其表达下降，再来损伤刺激，如果这时损伤刺激不会导致损伤，那么可以说P38mapk的增高会导致损伤。 这里最好不要用P38的抑制剂SB来处理，因为这个抑制剂是针对P38活性的抑制剂，抑制的是P38的磷酸化，而不是表达量。 如果说明的问题是p38磷酸化水平增加而导致损伤，那么我建议用抑制剂。这时还可以用Dominant-negative。抑制剂的实验证实该药物不影响P38表达，而影响其活化。（应该首先考虑选用抑制剂，因为目前一些药物的作用机制不是抑制靶点的表达，而是抑制靶点的激活。如果在此应用RNAi的话，很可能会漏掉这个机制或增加实验步骤。） 其次，要证明你的药物存在保护作用。
当然就是用你的药物先处理一下，再来损伤刺激，如果这时损伤刺激不会导致损伤，那么可以说你的药物存在保护作用。 再次，证明你的药物可以抑制P38表达。 用你的药物先处理一下，再来损伤刺激，再检测P38表达，如果用药组相对于没有用药组P38表达下降，那么可以说你的药物可以抑制P38表达。 最后，证明你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 这一步看似不必要，其实是最重要的步骤，而国内的文章往往忽略了这一关键环节。 这里建议还是用RNA干扰P38表达，再用你的药物处理，再进行损伤刺激，如果用药组与没有用药组的损伤程度一致，那么才可以说你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 抑制剂也有其局限性，有时是“致命”的，主要原因是抑制剂缺乏特异性。虽然我们在文章里看到用抑制剂的时候都说是什么什么的特异性抑制剂，但真的那么特异吗？其实往往是作者为了写文章发文章的需要而夸大了抑制剂的特异性。细胞里无数的信号通路，谁也不能保证抑制剂在作用于靶分子时不会影响其他信号通路。其实无论什么抑制剂，对剂量的要求都相对比较苛刻，为什么？就是因为一旦浓度高了，就不知道会干扰到其他哪些信号通路，从而产生很多说不清道不明的现象。 PI3K的抑制剂---LY294002和wortmannin,它们都能抑制PI3K和相关的激酶，但LY294002的浓度达到200μM常用来抑制DNA依赖的蛋白激酶（DNA-PK）；wortmannin在浓度超过3μM常用来抑制运动失调性毛细血管扩张基因
1 JAK-STAT信号通路 1) JAK与STAT蛋白 JAK-STAT信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。与其它信号通路相比，这条信号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT。 (1) 酪氨酸激酶相关受体（tyrosine kinase associated receptor） 许多细胞因子和生长因子通过JAK-STAT信号通路来传导信号，这包括白介素2?7（IL-2?7）、GM-CSF（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子）、GH（生长激素）、EGF（表皮生长因子）、PDGF （血小板衍生因子）以及IFN（干扰素）等等。这些细胞因子和生长因子在细胞膜上有相应的受体。这些受体的共同特点是受体本身不具有激酶活性，但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。受体与配体结合后，通过与之相结合的JAK的活化，来磷酸化各种靶蛋白的酪氨酸残基以实现信号从胞外到胞内的转递。 (2) 酪氨酸激酶JAK（Janus kinase） 很多酪氨酸激酶都是细胞膜受体，它们统称为酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinase, RTK），而JAK却是一类非跨膜型的酪氨酸激酶。JAK是英文Janus kinase的缩写，Janus在罗马神话中是掌管开始和终结的两面神。之所以称为两面神激酶，是因为JAK既能磷酸化与其相结合的细胞因子受体，又能磷酸化多个含特定SH2结构域的信号分子。JAK蛋白家族共包括4个成员：JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2，它们在结构上有7个JAK同源结构域（JAK homology domain, JH），其中JH1结构域为激酶区、JH2结构域是“假”激酶区、JH6和JH7是受体结合区域。 (3) 转录因子STAT（signal transducer and activator of transcription）STAT被称为“信号转导子和转录激活子”。顾名思义，STAT在信号转导和转录激活上发挥了关键性的作用。目前已发现STAT家族的六个成员，即STAT1-STAT6。STAT蛋白在结构上可分为以下几个功能区段：N-端保守序列、DNA结合区、SH3