近年来,超宽带(Ultra Wideband, UWB)技术以其频谱共享、高速率、大容量、低功耗、低成本、多径分辨能力强等优势成为短距离高速无线通信的候选技术之一。脉冲UWB系统采用极窄脉冲作为信息载体并占用极宽的传输频带,其特性和处理方法都与传统的载波通信系统有着显著的不同。脉冲UWB系统对窄脉冲的要求包括:没有直流分量、满足FCC的频谱规范、中心频率和带宽可控、正交、抗窄带干扰及较高的频谱利用率等。首先,对IR系统和DS-IR系统的功率谱进行了深入研究,推导出功率谱的计算公式。并证明UWB信号功率谱的整体形状由脉冲的功率谱决定,另外还与信号的结构、TH码、DS码和调制体制有关,这些因素的影响统一体现在码谱中,而DS-IR系统的功率谱几乎完全取决于脉冲的功率谱,可见脉冲在功率谱中的重要作用。还从理论上分析了UWB系统与窄带系统之间的相互干扰,得到了UWB系统与窄带系统接收信噪比的计算公式。其次,基于UWB系统对脉冲波形的要求,分别对高斯类脉冲、基于Hermite多项式的脉冲和基于长椭球波函数(PSWF)的脉冲等几种常用的基本脉冲波形进行了理论研究,并仿真了时域波形与功率谱。通过参数优化得到了能满足FCC频谱规范的高斯五阶导脉冲。通过对Hermite多项式的修正得到了Hermite正交脉冲,但是该脉冲有直流分量,且无法直接满足FCC的频谱规范。由数值解法得到的PSWF双正交脉冲能直接满足FCC的频谱规范,并且具有中心频率和带宽灵活可控的特性。基于PSWF脉冲还能通过频谱避让和陷波两种方式来避免与任意频点的窄带系统之间的相互干扰。最后,针对频谱利用率问题,通过参数优化提高了PSWF脉冲的归一化有效信号功率(NESP),还提出了组合波形的设计思想以获得具有更高NESP值的脉冲。基于高斯一阶导脉冲,分别利用最小均方误差准则和半定规划(SDP)算法得到了频谱利用率都较高的两种组合波形。基于SDP算法设计了在UNII频带陷波的脉冲,相对于基于PSWF的陷波脉冲,频谱利用率有了明显的改善。最后,基于Walsh正交码和SDP算法还得到了四个频谱利用率都比较高的正交脉冲。