消除窄带干扰的UWB正交成形脉冲序列设计

合集下载

基于认知的UWB窄带干扰抑制

７８
贾占，红，彪陈蔡晓霞基于认知的ＵＢ窄带干扰抑制Ｗ
电子信患对抗技术・２第７卷２１年１月第１０２期
中图分类号：Ｎ５．１Ｔ９９１
文献标志码：Ａ
文章编号：６４—２３（０２０ —０７ —０１７２０２１｝１０８５
ｔｌａａｔｔｎ（ＳｎｍｄｐａｏＳＡ）ｍｔｏ，ｉｐｒｉａｒｌｅｓｈｒｉａｗｖｎｔｎＡＳｓｈｃｉｅｄｗｔａｐｏｍｔｐｏｔｐｅｄｌａｅｆｃｉｓ（ＰＷＦ）ｗｉｈｈｈｘｅａｏｕｏ
ｈｓｔｏｉ－ｅｕｎｙｐｏｅｔ．ＡｃｏｄｎｏｔｎｈａａｔｒｏＳＦ，ｔｅｐｌｓｃｕｄａｉｄｍａｎｆｑｅｃｒｐｒｍｅｒｙｃｒｉｇｔｕｅｔｅｐｒｍｅｅｓｆＡＰＷｈｕｓｏｅｌａａｔｏｔｅｃａｇｄｒｄｏｆｑｅｃｎｉｎｎ．ｈｉｌｔｎｒｓｔｈｗａｅａａｔｅｐｌｅｄｐｈｎｅｉｕｎｙｅｖｒｍｅｔＴｅｓｔｈａｅｒｏｍｕａｉｕｓｓｏｔｔｄｐｉｕｓｏｅｌｈｔｈｖｓｐｒｓｅｅｎｒｂｄｉｔｒｅｅｃｓｅｅｔｅｙ，ａｏｄｅａｔｏｉｅｓｒｙａｃｌｈｕｐｅｓｓｔａｍｗａｎｅｒｎｅｆｃｉｌｈｎｆｖｖｉｓｔｕｒｄｕｅｓｄｎｍｉａｌａｔｅｈｈｚｙｓｓｎｅｒｓｌｎｏｖｓｔｅｃｅｉｔｎｅｐｏｌｍｅｅＢｓｓｍｄｏｅｘｓｉｇｃｍｍｕｉａｅｓｅｕｔａｄｓｌｅｏｘｓｃｒｂｅｂｔｎＵＷｙｔａｔｒｅｉｔｏｓｈｅｗｅｅｎｈｎｎｃ —

超宽带(UWB)无线通信技术详解

超宽带（UWB）无线通信技术详解作者：王德强李长青乐光新近年来，超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。

许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研究、开发和标准化工作之中。

为了使读者对UWB技术有所了解，本讲座将分3期对UWB 技术进行介绍：第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术，第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍，第3期介绍UWB的应用前景及标准化情况。

1 UWB的产生与发展超宽带(UWB)有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。

1989年，美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz 或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。

此后，超宽带这个术语才被沿用下来。

其中，fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。

图1给出了带宽计算示意图。

可见，UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。

为探索UWB应用于民用领域的可行性，自1998年起，美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。

美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。

2002年2月，FCC批准UWB技术进入民用领域，并对UWB进行了重新定义，规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。

根据UWB系统的具体应用，分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。

根据FCCPart15规定，UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz～10.6 GHz。

为保护现有系统(如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰，针对室内、室外不同应用，对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制，规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3 dBm/MHz.。

uwb技术原理

UWB技术原理详解1. 引言超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）技术是一种用于无线通信的调制和传输技术。

与传统的窄带通信技术相比，UWB技术具有更大的频谱带宽、更低的功率密度和更高的数据传输速率。

本文将详细解释UWB技术的基本原理。

2. UWB技术概述UWB技术是一种基于短脉冲的无线通信技术，其核心思想是通过在时间域上使用非常短且宽带的脉冲来传输信息。

这些脉冲通常持续时间仅为纳秒级别，但频谱却非常宽广，覆盖几个GHz甚至更多。

由于这种特殊的脉冲形式，UWB技术能够实现高速数据传输、高精度定位以及低功耗通信等应用。

3. UWB脉冲生成在UWB系统中，脉冲生成是实现高速数据传输和定位功能的关键步骤之一。

一般来说，UWB系统中使用两种方法来生成宽带脉冲：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）和脉冲形状调制（Pulse Shape Modulation，简称PSM）。

3.1 直接序列扩频（DSSS）DSSS是一种将窄带信号扩展到宽带信号的技术。

在UWB系统中，DSSS通过将窄脉冲与一个高速伪随机码序列进行乘积运算来生成宽带脉冲。

这个伪随机码序列通常是一个具有良好相关性特性的码片序列，其周期远远小于脉冲持续时间。

具体而言，DSSS的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。

- 步骤2：将基带信号与伪随机码序列进行乘积运算。

- 步骤3：将乘积结果进行滤波处理，得到宽带脉冲。

3.2 脉冲形状调制（PSM）PSM是一种通过调制脉冲形状来实现宽带通信的方法。

在UWB系统中，PSM通过改变脉冲的幅度、宽度和相位等参数来实现信息传输。

常见的PSM技术包括正弦调制、高斯调制和Hermite-Gauss调制等。

具体而言，PSM的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。

- 步骤2：根据基带信号的特性，设计合适的脉冲形状函数。

基于FIR陷波窄带干扰抑制的UWB脉冲设计

性能比较分析，出最佳的窗函数来设计ＦＲ陷波器。以高斯脉冲导数为例，选Ｉ对所设计陷波器
进行仿真验证，并就陷波前后的脉冲波形的通信性能进行了比较。仿真结果表明：陷波后脉冲具有良好的窄带干扰抑制能力，能够和其它通信系统更好地共存。另外，此方法不需要在整个
ＪＡｈｎｂａ，ＨＥｎ，ＡＩＸｉｏｘａ，ＨＯＵＳａ — ｉｎＩＺａ — ｉｏＣＮＨｏｇＣａ — ｉＺｈｏｑｏｇ
（ｌｃｏｉＥｇｎｅｎｎｔｕｅＨｅｅ２０３，ｈｎ）ＥｅｔｎｃｎｉｅｒｇＩｓｔｔ，ｆｉ３０７Ｃｉａｒｉｉ
ｂａｅｎＦＩｎｔｈｆｈｒｉｒｓｎｅｓｄｏＲｏｃｅｓｐｅｅｔｄ．Ａｃｏｄｉｇｔｈｏｉｃｒｎｏｔｅｃｍｐａｉｏｆｔｅｔａｅｏｍａｃｆｄｆｒｒｓｎｏｈｒｐｐｒｒｎｅｏｉｅ — ｆｆ
频段内降低ＵＷＢ脉冲功率，实现起来简单灵活，为提高ＵＷＢ脉冲发射功率，大Ｕ增ＷＢ系统的
通信距离，供了一种可行的方案。提
关键词：宽带；冲设计；Ｉ超脉ＦＲ陷波器；干扰抑制
ＵＷＢｌｅＤｅｉｎＡｐｒａｈｆｒＮａｒｗｂｎｎｅｆｒｎｅＰｕｓｓｇｐｏｃｏｒｏａｄＩｔｒｅｅｃＳｐｅｓｏｓｄｏＲｔｈＦｉｅｕｐｒｓｉｎＢａｅｎＦＩＮｏｃｌｒｔ

基于认知无线电的超宽带系统中窄带干扰抑制技术

2008年3月Journal on Communications March 2008 第29卷第3期通信学报V ol.29No.3基于认知无线电的超宽带系统中窄带干扰抑制技术周刘蕾1，朱洪波1，张乃通2（1. 南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京210003；2.哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：基于认知无线电的思想，在满足联邦通信委员会（FCC）频谱限制的基础上，提出一种能避开多个无线电台工作频段的UWB脉冲波形设计算法，从而达到抑制窄带干扰的目的。

仿真结果表明，提出的脉冲比通常使用的Scholtz脉冲的性能更优，抗干扰能力更强。

且此方法不需要在整个频段内降低UWB脉冲的功率谱密度，为提高UWB脉冲发射功率，增大UWB系统的通信距离，提供了一种灵活易行的方案。

关键词：认知超宽带无线电；频谱感知；脉冲波形设计；干扰抑制中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1000-436X(2008)03-0135-06Narrowband interference suppression in UWB systembased on cognitive radio theoryZHOU Liu-lei1, ZHU Hong-bo1, ZHANG Nai-tong2(1. College of Telecommunications & Information Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China;2. School of Electronic and Information Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,China)Abstract: A novel adaptive UWB pulse shaping algorithm was presented for producing the expected spectral notches right in the frequency band occupied by the nearby wireless devices. Simulation results show that the proposed UWB waveform has a better single-link BER performance in AWGN channel, and stronger anti-jamming abilities than other conventional waveforms such as Scholtz’s monocycle, etc. Besides, the power spectral density of UWB pulse does not need to be reduced over the whole frequency band. Therefore, it is possible to expand the communication range of UWB systems by increasing the transmitted power of UWB pulse.Key words: cognitive ultra wideband; spectrum sensing; pulse waveform shaping; interference suppression1引言超宽带（UWB，ultra-wideband）技术正在成为无线通信领域的一个研究热点。

基于欠采样的脉冲UWB通信窄带干扰消除技术

ＪＩＮＢｅｎ — ｚｈｏｕ，ＺＨＡＮＧＳｈｅｎｇ，ＰＡＮＪｉａｎ，ＬＩＮＸｉａｏ — ｋａｎｇ，
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄＤｉｇｉｔａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ
（１．清华大学电子工程系微波与数字通信国家重点实验室，北京１０００８４；２．清华大学深圳研究生院，广东深圳５１８０５５）
摘要：针对窄带干扰（ｎａｒｒｏｗｂａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＮＢＩ）的存在会对脉冲超宽带（ｕｈｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ，ＵＷＢ）通信
中图分类号：ＴＮ９２文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ５０６Ｘ．２０１３．１１．２９
Ｓｕｂ－ＮｙｑｕｉｓｔｓａｍｐｌｉｎｇｂａｓｅｄｎａｒｒｏｗｂａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｆｏｒｉｍｐｕｌｓｅｒａｄｉｏＵＷＢｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｇａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＷｉｔｈｔｈｅｇｏａｌｏｆｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇＮＢＩ，ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔＮＢＩｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｕｐ —

超宽带(UWB)技术

一、UWB技术简介UWB技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术，它将会为无线局域网LAN和个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。

超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它开发了一个具有对信道衰落不敏感;发射信号功率谱密度低，有低截获能力，系统复杂度低，能提供数厘米的定位精度等优点。

UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。

虽然超宽带的描述并不详细，它确实有助于将这项技术与传统的“窄带”系统分隔开，或者是更新的主要是指文献中描述的未来3G蜂窝技术的“宽带”系统。

关于超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别。

一是超宽带的带宽，在美国联邦通信委员会(FCC)所定义比中心频率高25%或者是大于1.5G赫兹。

很清楚，这一带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。

二是，超宽带典型的用于无载波应用方式。

传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率(RF)载波来传送信号，频率范围从基带到系统被允许使用的实际载波频率。

相反的，超宽带的实现方式是能够直接的调制一个大的激增和下降时间的“脉冲”，这样所产生的波形占据了几个GHz的带宽。

UWB无线通信技术与现有的无线通信技术有着本质的区别。

当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波，形象地说，这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时，水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动。

几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:用某种调制方式将信号加载在连续的电波上。

与此相比，UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样，它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲。

UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲。

这些脉冲都是经过精确计时的，每个只有几个毫微秒长，脉冲可以覆盖非常广泛的区域。

脉冲的发送时间是根据一种复杂的编码而改变的，脉冲本身可以代表数字通信中的0，也可以代表1。

超宽带(UWB)无线通信技术详解

超宽带（UWB）无线通信技术详解作者：王德强李长青乐光新近年来，超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。

许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研究、开发和标准化工作之中。

为了使读者对UWB技术有所了解，本讲座将分3期对UWB技术进行介绍：第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术，第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍，第3期介绍UWB的应用前景及标准化情况。

1 UWB的产生与发展超宽带(UWB)有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。

1989年，美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。

此后，超宽带这个术语才被沿用下来。

其中，fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。

图1给出了带宽计算示意图。

可见，UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。

为探索UWB应用于民用领域的可行性，自1998年起，美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。

美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。

2002年2月，FCC批准UWB技术进入民用领域，并对UWB进行了重新定义，规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。

根据UWB系统的具体应用，分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。

根据FCCPart15规定，UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz～10.6 GHz。

浅析超宽带无线电技术

搬移解决了这一难题。脉冲成形方法为无载波成形技术．不需要载波调制逆行频谱搬移．简化了系统的复杂度。
２．２
（）调制与多址技术２由于Ｕ系统的复杂度和功率的限制．常用的调铜ＷＢ
多频带系统
多带系统是指将规划ｕＷＢ的整个频段划分成若干方式为二进制脉位调制二进制正交脉位调制及开关铡个子带．使用部分或全部子带进行数据传输。信号控和二进制相移键控的脉幅调制。Ｕ多址技术包括ＷＢ成形和数据调制在基带完成．通过射频载波搬移到不时多址、跳频多址、直序扩频码分多址、波分多址。台同子带．避开传统窄带系统使用频段。多带系统根理的多址方案可以在减少用户问干扰的同时极大地提据调制方式分为多带脉冲无线电和多带正交频分复用户容量。调制方式与多址方式的合理组合．还需根掳用两种方式。其多址问题采用跳频技术来解决．相系统设计要求．在系统的复杂度与系统的性能（包括传进行折中考虑。对于符号速率又可分为快跳和慢跳。ＭＢＡ（ｌＢｎ输速率传输可靠性等ＪＯＭｕｔａｄｉＯｔｏｏａＦｑｅｃｉｉｏｕｔｌｉｌｎｅ多ｒｇｎｌｒｕｎｙＤｖｓｎＭｌｐｅｎＡＩａｃ）ｈｅｉｉｘｇｉ频带联盟提议将ｕＷＢ频带分为最少三个频段．并采用（）接收机３由于ｕＢＷ信道严重的频率选择性衰落特征（ＷＵＥ
输或者在一定传输速率下
可以在很低的信喙比
此外
ＵＷＢ道由于其均方根对延扩展远小于窜带信信
或信号功率谱密度下实现可靠传输．ｕＢ可实现高速ｗ传输和极大的系统空间容量是实现个人通信和无线

基于OFDM的CUWB系统抗窄带干扰

ｔｅａｊｓｎｅｉｏｔｆｈａｓｉｅｎｎｔｅｂｓｆｈｓａｄｄａｎｔｌｒｏｍｋｅｃａｇｆｉｄｕｔｇｄｖｅｉｆｎｅｔｎｍｔｒｄｏａｉｏｉ，ｄｅｏｃｆｔａｅｔｈｎｅｏｖｉｃｎｒｏｔｒｔａｈｓｔｈｉｅｔｈ
第３７卷第１期１
２１００年１１月
应
用
科
技
Ｖｏ．１３７．ｏ．１Ｎ１ＮＯ．０１Ｖ２０
ＡｐｌｅＳｃｅｃａｄＴｃｎｏｏｙｐｉｄｉｎｅｎｅｈｌｇ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０￣７２１．０６ｏ：０３６／．ｓ．０９１００１．０ｓＸ．１
ｅｆｃｉｅｙａｐｉｄｔｈｅｕｔａｗｉｅａｄｌｕｈｓｓｅｆｅｔｌｐｌｅｏｔｌｒ — ｄｂｎａｎｃｙｔｍ．ＡｆｅｈｅｔｓｉｇｏｈｎｌｅｖｒｎｎｙｔｅＣＲｅｈｎｌｖｔｒｔｅｔｎｆｃａｎｅｎｉｏｍｅｔｂｈｔｃｏ－ｏｙ，ｔｅｓｓｅｆｄｂｃｈｅｔｎｎｏｍａｉｎｔｈｒｎｍｉｔｒｈｔｏｏｒｓｏｄｎｕｃｒｉｒｂｈｄｐｇｈｙｔｍｅａｋｔｅｔｓｉｇｉｆｒｔｏｏｔｅｔａｓｔｅ，ｓｕｆｃｒｅｐｎｉｇｓｂ—ａｒｅｙｔｅａａ —
பைடு நூலகம்
ｔｅＯＦＤＭ－ａｅｈｂｓｄＣＵＷＢｙｔｍｓｓｅ
ＸＩＺｉｈｎＧＥＸｉ — ｅｇｈ — ｏｇ，ｎｐｎ（ｏｅｅｏｆｍｔｎａｄＣｍｎｃｔｎＥｇｅｒｇＨｒｉＥｇｅｒｇＵｉｒｔ，Ｈｒｉ１００，ｈｎ）Ｃｌｇｆｎｒａｉｎｏｍｕｉｉｎｉｅｉ，ａｂｎｎｉｅｉｎｅｓｙａｎ５０１ＣｉａｌＩｏｏａｏｎｎｎｎｖｉｂ

UWB天线的简介

超宽带及其应用超宽带技术的最初形式为脉冲无线通信，起源于20世纪40年代，从其出现到20世纪90年代之前，UWB技术主要作为军事技术在雷达和低截获率、低侦侧率等通信设备中使用。

近年来，随着微电子器件的技术和工艺的提高，UWB技术开始应用于民用领域。

超宽带通信是一种不用载波，而通过对具有很陡上升和下降时间的脉冲进行调制(通常，脉冲宽度在0.20-1.5ns之间)的一种通信，也称为脉冲无线电(Impulse Radio).时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。

它具有GHz量级的带宽，并因其发射能量相当小，因此可能在不占用现在已经拥挤不堪频率资源的情况下带来一种全新的语音及数据通信方式。

超宽带要求相对带宽[4]比高出20%或者绝对带宽大于0.5GHz，其传输速率可超过100Mbps，具有这样特性的系统称为UWB系统。

图1.1 超宽带频谱图UWB由于占有带宽达到数GHz，即使传送路径特性良好也会产生失真，但其具有以下的优点，使得UWB仍然倍受重视。

1、抗干扰性能强：UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。

接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益，因此，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。

2、传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbps到几百Mbps.3、带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上。

超宽带系统容量大，并目可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。

4、消耗电能小：通常情况下，尤线通信系统在通信时需要联系发剔载波，因此，要消耗一定电能。

而UWB不使用载波，只是发出瞬时脉冲电波，则只在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能小。

5、保密性好：UWB保密性能表现在两方面:一方面是采用跳时扩频，接收机只有己知发送端扩频码时才能解出发射数据:另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。

UWB天线的简介

近年来，随着微电子器件的技术和工艺的提高，UWB技术开始应用于民用领域。

它具有GHz量级的带宽，并因其发射能量相当小，因此可能在不占用现在已经拥挤不堪频率资源的情况下带来一种全新的语音及数据通信方式。

超宽带要求相对带宽[4]比高出20%或者绝对带宽大于0.5GHz，其传输速率可超过100Mbps，具有这样特性的系统称为UWB系统。

图1.1 超宽带频谱图UWB由于占有带宽达到数GHz，即使传送路径特性良好也会产生失真，但其具有以下的优点，使得UWB仍然倍受重视。

接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益，因此，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。

2、传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbps到几百Mbps.3、带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上。

超宽带系统容量大，并目可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。

4、消耗电能小：通常情况下，尤线通信系统在通信时需要联系发剔载波，因此，要消耗一定电能。

而UWB不使用载波，只是发出瞬时脉冲电波，则只在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能小。

uwb解决方案

uwb,解决方案篇一：机械人室内定位解决方案通过在室内或室外布设必然数量的UWB定位基站，机械人携带定位标签，最终实现机械人的精准定位导航。

UWB室内定位技术,可以提供最优达2厘米级、一般情况下10厘米以下定位精度，系统定位微基站支持多定位单元扩展，定位微标签支持刷新率在线调整功能。

系统基于先进的基于无线超窄脉冲波的无线定位原理，抗干扰能力强，系统性能稳定靠得住，架设简单，保护方便，适合工业应用。

1：无线超窄脉冲定位技术特点传统的无线定位系统利用WiFi、蓝牙及Zigbee等技术，基于接收信号强度法（RSSI）来对标签位置进行粗略估量，定位精度低，且容易受到干扰，定位稳定性难以适应室内应用的要求。

UWB基于超窄脉冲技术的无线定位技术，从根本上解决了这一问题。

无线超窄脉冲电磁波，利用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高，性能最为稳定的技术。

在频域上，由于其占用的频带较宽（也被称为超宽带技术，UWB技术），且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来讲相当于噪声信号，不会对其造成干扰，也增强了自身的抗干扰性。

无线定位系统基于超窄脉冲技术，成为国内领先的高精度无线定位产品。

2：定位原理无线定位系统利用先进的超窄脉冲精准测量飞行时间技术，实现了底层的精准测距/计时；结合位置解算算法，实现了上层的精准定位。

其大体原理如下图所示。

基站位置为已知,标签发出无线脉冲,抵达每一个基站的时间再乘以光速,从而取得标签到每一个基站的距离,再通过算法最终就可以够取得标签的位置.3：定位系统组成无线定位系统的系统架构如下图所示。

系统主要包括定位基站、定位标签、定位解算服务器、定位解算引擎及POE 互换机、网线等网络设备组成。

4：基站布置方式按如实际需要,可以实现三维定位,二维定位,一维定位和存在性检测,基站按照需要一般布设为正方形,每隔50-200米之间布设一个,原则就是保证需要定位的对象在同一时间发出的脉冲能够被任意三个基站接收到,从而才能肯定定位标签的位置.另外不能让基站和标签之间有物体遮挡,避免标签发出的信号不能被基站接收到.产品技术参数产品内核：STM32F4或STM32F105可视化平台：windows三维；Linux ROS 二维PCB规格：基站25平方厘米左右；标签4平方厘米左右精度（实测）：复杂环境静态1厘米动态8厘米；空旷环境：静态1厘米动态2厘米刷新速度：定制（标准版为大于50Hz）数据接口: 开放的API，提供RTS三维数据距离：视距范围100米*100米通信协议：传输速度：最高/s天线名称：贴片式UWB55其他特点: A.有效减少多径效应带来的衰减 B.机械学习算法 C.非链式动态散布式计算方*案*由*华*星*北*斗*智*控*提*供篇二：作业一．全面论述一种物联网应用（现状、应用方式、应用目的）。

uwb超宽带无线通信技术（高精度定位）

uwb超宽带⽆线通信技术（⾼精度定位）UWB(定位技术)超宽带⽆线通信技术⼀、UWB调制技术超宽带⽆线通信技术（UWB）是⼀种⽆载波通信技术，UWB不使⽤载波，⽽是使⽤短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到⼀个频率范围内。

它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。

传统通信⽅式使⽤的是连续波信号，即本地振荡器产⽣连续的⾼频载波，需要传送信息通过例如调幅，调频等⽅式加载于载波之上，通过天线进⾏发送。

现在的⽆线⼴播，4G通信，WIFI等都是采⽤该⽅式进⾏⽆线通信。

下图是⼀个使⽤调幅⽅式传递语⾳信号的的连续波信号产⽣⽰意图。

图1 连续波调幅信号⽽脉冲超宽带IR-UWB(Impluse Radio Ultra Wideband)信号，不需要产⽣连续的⾼频载波，仅仅需要产⽣⼀个时间短⾄nS级以下的脉冲，便可通过天线进⾏发送。

需要传送信息可以通过改变脉冲的幅度，时间，相位进⾏加载，进⽽实现信息传输。

下图是使⽤相位调制⽅式传输⼆进制归零码的IR-UWB信号产⽣⽰意图。

图2 IR-UWB调相信号从频域上看，连续波信号将能量集中于⼀个窄频率内，⽽UWB信号带宽很⼤，同时在每个频点上功率很低，如图3所⽰。

图3 IR-UWB信号频谱在⽆线定位中，使⽤IR-UWB信号相对于窄带信号的主要优势为，IR-UWB信号能准确分⽴⽆线传输中的⾸达信号和多径反射信号，⽽窄带信号不具备该能⼒。

主要有三种应⽤：成像、通信与测量和车载雷达系统，再宏观⼀点，可以分为定位、通信和成像三种场景。

·通信：因为⼤带宽，所以UWB⼀度被认为是USB数据传输的⽆线替代⽅案，蓝⽛的问题是传输速度太慢。

UWB还常⽤于军⽤保密通信，这主要也是因为UWB脉冲的能量很低，很容易低于噪声门限，不容易被其它⽆线电系统监听到。

UWB通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能实现数百Mbit/s⾄2Gbit/s 的数据传输速率。

⽽且具有穿透⼒强、功耗低、抗⼲扰效果好、安全性⾼、空间容量⼤、能精确定位等诸多优点，可以说是个超级“潜⼒股”，很有可能在将来成为家庭主⽤的⽆线传输技术。

【精选】超宽带技术—UWB

超宽带技术——UWB
U W B
UWB简介 UWB的发展 UWB技术特点 UWB与其他近距离无线技术比较 UWB系统方案 UWB的应用 UWB的前景
2
UWB简介
UWB(Ultra Wideband)超宽带是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns) 的脉冲进行通信的技术，也称做脉冲无线电( Impulse Radio)、时域(Time Domain) 或无载波(Carrier Free)通信。
（6）发送功率非常小
UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW 的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，
UWB技术特点
（7）定位精确
冲激脉冲具有很高的定位精确，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内；与GPS 提供绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级，此外，超宽带无线电定位器更为便宜。
DS-UWB方案
DS-UWB方案发送端原理图
三进制扩频码，码长为24 M进制双正交键控（M-BOK）平方根升余弦（RRC）脉冲
UWB应用
军用方面
（1）UWB 雷达（2）UWB L PI/ D 无线内通系统(预警机、舰船等) （3）战术手持和网络的PL I/ D 电台（4）警戒雷达（5）UAV/UGV 数据链（6）探测地雷（7）检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体
UWB系统方案
一、MB-OFDM方案
二、DS-UWB方案

SC—FDE UWB系统WMMDT抗窄带干扰信道估计

ＢＲＯＡＤｃＡｓＴＩＮＧＡＮＤＴＲＡ
【本文献信息】李艳红，王丹，ＤＴ抗窄带干扰信道估计［Ｊ］．电视技术，２０１４，３８（３）
湖
ＳＣ — ＦＤＥＵＷＢ系统ＷＭＭＤＴ抗窄带干扰信道估计
近年来超宽带因其高数据传输速率和低功耗越来越ＭＭＳＥ）准则。然而由于超宽带频段很宽，经常与其他窄受到人们的关注。超宽带系统信号的功率很低，并且占用带系统共存，在进行信道估计时必须考虑窄带干扰信号对很宽频段，使信道的频率选择性衰落增强… 。基于多带超宽带系统性能的影响，因此传统的信道估计方法很难直
李艳红，王丹，杨雷
（河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳４７１０２３）
【摘要】针对单载波频域均衡超宽带无线通信系统信道估计中存在的窄带干扰问题，提出了一种基于小波模极大值动态阈值的信道估计方法。该方法在信道最小二乘估计的基础之上进行小波模极大值动态阈值（ＷＭＭＤＴ）计算，检测到窄带干扰的位置，然后通过插值法恢复干扰处信道频响。仿真结果表明，在极度频选室内ＣＭ４信道模型下，所提出方法较传统方法信道估计性能得到明显改善且复杂度增加不多。【关键词】单载波频域均衡；超宽带；窄带干扰；小波模极大值；动态阈值【中图分类号】ＴＮ９１１【文献标志码】Ａ
ＬＩＹａｎｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＤａｎ，ｒＡＮＧＬｅｉ

第二章超宽带实现技术IR-UWB

扩频调制如果是载波调制，分为相移键控PSK和频移键控FSK。相移键控对应的扩频即是直接序列扩频；频移键控对应的即是跳频扩频。
扩频调制如果是脉冲调制，采用脉位调制PPM的即是跳时扩频，采用二相调制BPM的即是直接序列扩频。
BPSK直接序列扩频系统：数据
信道编码
PN码
采用模2加法
数据信道编码
a2 ) N0
)
Pe Q(
2Eb ) N0
比OOK有3dB的优势
脉冲位置调制（PPM）
典型的2-PPM：当调制数据为“0”的时候，脉冲位置不变，脉冲间隔仍然是脉冲周期；当调制数据为“1”的时候，出现一个偏移。
s t p(t kTf bk p ) k
功率密度
2
S( f ) 1 2Tf
What is the impulse radio?
Impulse radio——信息调制到脉冲上发送出去，不是调制载波。
脉冲无线电的系统结构
数据
差错控制编码
调制
脉冲发生器
Impulse radio涉及到的技术
✓脉冲调制技术 ✓极窄脉冲的产生
解调
解码
数据
2.1 脉冲调制方式
脉冲调制方式从携带的信息来看，可以分为
数据信息调制后还要多址调制，所以两者通常一起研究设计。
Impulse Radio中的多址调制
以前我们了解的有SDMA、TDMA、FDMA、 CDMA
在宽带、超宽带通信系统中，多址方式通常是和扩频技术相结合的。
IR-UWB现有的扩频方式
✓ 跳时扩频（TH，Time Hopping） ✓ 直接序列扩频（DS，Direct Sequence Spread）

UWB超宽带滤波器背景及设计方法

微波仿真论坛_现代滤波器设计讲座-超宽带超带宽（UWB ：ultra wild band）的定义：（浅谈超宽带技术在未来的应用——谢晓峰）超宽带滤波器主要是针对相对带宽，其主要方式利用冲击脉冲的频谱特性来实现宽带信息的传播。

从定义上讲，FCC对超宽带系统的最新定义是：相对带宽（在-10dB点处）（fh-fl）/fc>20%(fh，fl，fc分别为带宽的高端频率传，低端频率和中心频率)或者总带宽BW>500Mhz。

(摘自百度文库ppt)超宽带微波滤波器研究现状——戚楠，李胜先1989年，美国国防部首先提出了超宽带（UWB）技术并对它做了定义：发射信号的相对带宽为0.2，或者传输信号的绝对带宽至少为500 MHz，则该信号为超宽带信号。

自2002年美国联邦通信委员会（FCC）批准无需许可证便可以使用3.1~10.6 GHz的超宽带通信频谱后，超宽带技术受到了学术界和工业界的极大关注。

超宽带技术具有低功耗、高速率、保密性强等特点，早期主要应用于军事通信、军事脉冲雷达等方面[1]，近年来在民用雷达、成像、室内短距离通信、监视系统等领域也有广泛应用，欧盟、日本、新加坡等国也制定了各自的超宽带技术标准。

在宇航方向，NASA约翰逊空间中心开展了超宽带综合通信、月球/火星漫游者系列超宽带定位系统、UWB⁃RFID等技术的研究，取得了很多成果[2]。

目前对星载微波与激光链路混合通信系统的研究使微波光子技术在未来卫星通信中呈现出很大的优势与潜力，而光波段广阔的频谱几乎没有带宽限制，不仅可提供THz大容量通信，而且电磁干扰小，重量轻，是超宽带概念的扩展，有着良好的发展前景[3]。

1 超宽带微波滤波器关键问题和传统滤波器一样，超宽带滤波器用来去除带外信号及噪声，在某些UWB 系统接收端承担着天线与放大器之间的匹配作用。

由于UWB系统的脉冲信号产生和消失时间非常短暂，一个符合FCC规范的超宽带滤波器必须要在110%的带宽内具有较小并平坦的群时延特性和较远的寄生通带。