脉冲超宽带(IR-UWB, Impulse Radio Ultra Wideband)技术是一项新兴的短程无线通信技术,它通过发射纳秒级的脉冲串来传输信息,具有功耗小,传输速率高等优点。其中发射波形及相应的接收算法设计是超宽带系统的关键技术。由于占用的带宽非常宽,为了与现有系统共存,超宽带信号要满足一定的功率谱限制。本文以提高发射波形对功率谱限制的利用率(NESP, Normalized Effective Signal Power),即增大有用信号的功率,进而提高系统性能为目标,建立了基于同一脉冲平移叠加设计波形的数学模型,将其转化为有限长冲激响应滤波器设计问题,并借鉴Parks-McClellan算法进行求解。在低算法复杂度的条件下得到了NESP为74.56%的波形设计结果。在此基础上,结合算法原理分析,提出基脉冲频谱形状影响降低和增加加权系数两种改进算法,所设计组合波形的NESP可进一步提高到86.27%。在设计出超宽带脉冲波形后,进而考虑相应的接收和检测方法。在数字超宽带系统中,如果采用传统的时域接收如RAKE接收机等进行纳秒级脉冲信号的接收,所要求的A/D速率非常高。为了在低A/D速率下实现超宽带信号的接收,本文从频域角度出发,考虑一种低A/D速率的频域接收算法,通过提取频谱分量来重构时域信号的信息,并收集多径能量以检测有效信号。本文首先从信号分析角度推导了频域接收算法的理论依据,在此基础上建立了频域接收的基本系统结构,并针对AWGN信道和多径信道模型进行了仿真。结果表明,频域接收算法要求的A/D速率仅为数据速率的2倍,在AWGN信道下,采用我们设计的组合波形,7分支的频域接收机性能可逼近理论值;在多径信道下,10分支的频域接收机性能与理想RAKE接收机10GHz采样率时的性能相当。当考虑发射脉冲波形对频域接收算法性能的影响时,低速情形下所设计波形相对于高斯二阶导波形优势明显,高速情形下则略优于高斯二阶导波形性能。