近些年来，由于可以用较低的成本实现高速通信，超宽带技术受到了越来越多的关注。目前存在两种主流体制的超宽带技术，即正交子载波的多带超宽带(MB-OFDM)和脉冲超宽带。其中，脉冲超宽带还具有穿透障碍物能力强、收发信机结构简单等优点，在短距离无线高速传输中具有一定的优势，因此本文以脉冲超宽带作为研究的主要内容。　　脉冲超宽带系统中携带信息的不再是正弦波而是窄脉冲，因此按照何种要求选择窄脉冲以及如何得到满足要求的窄脉冲信号成为研究人员关注的焦点。2002年，美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)发布了超宽带系统的使用规范，指出分配给超宽带系统使用的主要频段为3.1GHz～10.6GHz，同时为了避免超宽带系统对现存或未来的分配在同一频段的系统造成干扰，要求超宽带信号在该频段的峰值发射功率谱密度为-41.3dBm/MHz。由于FCC规范中给定的功率谱密度非常低，同时超宽带系统还会受到同频段其它窄带或宽带系统的干扰，因此如何设计脉冲波形以及对应的接收算法以有效提高接收端的信噪比、抑制干扰成为国内外学者研究的热点。　　由于FCC规范已经给出了对峰值发射功率谱的限制，提高接收端的信噪比就需要从提高3.1GHz～10.6GHz频段内的功率利用率入手，因此在给定规范条件下最大化功率利用率是脉冲超宽带系统中波形设计的基本要求。在满足基本要求的基础上，又对发射的脉冲波形提出了三条增强要求，即得到相互正交的脉冲波形、对天线的失真进行预补偿以及脉冲产生器易于实现，其中前两条要求可以进一步提高系统性能，而最后一条要求是为了适应超宽带系统收发信机结构简单这一特性。文中首先详细介绍了前三条要求的数学表述；然后给出了现有的10类脉冲波形及其对上述要求的满足情况；最后对可以满足上述所有要求且具有目前最高功率利用率的半正定规划(Semi-DefiniteProgramming，SDP)方法进行了进一步分析，并提出采用正交Hermite脉冲作为叠加基本波形来解决对定时精度要求过高的问题。　　为了保证在脉冲时域持续时间比较小时也能得到较高的功率利用率，本文提出了基于正交Hermite脉冲的波形设计方法。由于偶数阶正交Hermite脉冲存在直流分量，因此又提出了两种消除直流分量的方法，并对其进行了修正和简化。利用所提出的基于正交Hermite脉冲的正交展开方法得到了满足FCC规范的脉冲波形，并将其与SDP方法设计所得波形进行了对比，给出了各自适合应用的背景；然后又利用正交展开方法设计得到了相互正交的脉冲波形并实现了对天线失真的预补偿。为了衡量上述波形在实际的多径多用户信道下的性能，建立了多径多用户信道的系统模型并进行了仿真验证，同时利用这一系统模型分别比较了高斯六阶导函数、SDP方法所得脉冲和正交展开方法所得脉冲的信干噪比，结果表明正交展开方法所得脉冲在高归一化信噪比时具有比较好的性能，而SDP方法所得脉冲则在低归一化信噪比时性能更优，这一结果为超宽带系统发送波形的选择提供了依据。　　超宽带系统占用很宽的频带，会对同频段的窄带或宽带系统造成干扰，而认知无线电技术可以有效地感知频谱并动态调整自身的参数以避免干扰，因此将认知无线电技术引入到超宽带系统中，称为认知超宽带系统。认知超宽带系统通过频谱感知及动态频谱接入来降低对其它系统的干扰，从而要求发射的脉冲波形能够实现动态频谱接入。因此，文中介绍了几种现有的动态频谱接入波形设计方法及其不足，然后给出了利用基于正交Hermite脉冲的正交展开方法所得到的动态频谱接入结果；为了进一步降低计算量，提出使用正交Meyer小波作为正交基函数，利用其频域紧支撑的特性，当频谱变化不大时可以有效降低需要重新计算的叠加系数的数量。　　认知超宽带可以降低超宽带系统与同频段正弦系统的相互干扰，但是有时并不能完全抑制超宽带系统受到的正弦干扰，同时超宽带系统自身还存在着多径干扰以及多用户干扰，因此如何利用一种方法有效抑制所有这些干扰是超宽带系统需要解决的问题。文中提出利用Chirp信号在分数傅里叶变换域中能量集中的特性来分离期望信号和干扰信号，并通过分数域滤波降低干扰的影响。首先得到了基于Chirp信号且满足FCC规范的脉冲波形的分数傅里叶变换域结果，这一波形在分数域具有比较好的能量集中性，然后利用离散分数傅里叶变换对这一波形在分数傅里叶域进行滤波，滤波后期望信号能量基本不变，而干扰信号能量下降很多，从而有效地实现了对于多种干扰的同时抑制。