超宽带技术简介

超宽带技术发展及应用
通信与信息专业朱洪利学号：2011522124 UWB技术是一种新型的无线通信技术。

它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。

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，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、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技术最早出现在20世纪60年代时域电磁学的研究中，用于通过冲激响应完整地描述某一类微波网络的瞬时特性。

2002年美国联邦通信委员会(FCC)颁布了最新的UWB频谱规划，并规定只要一个信号在一10dB处的绝对带宽大于0.SGHz或部分带宽大于20%，并且满足FCC功率谱密度限制要求的信号，则这个信号就是超宽带信号。

这是目前学术界和企业界均较为认可的定义。

FCC还规定了UWB系统在非授权的频段3.1-10.6GHz之间的7.SGHz的带宽频率为UWB所使用的频率范围。

从载波方面看，传统的通信技术是把信号从基带调制到载波上，而UWB技术是通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制，从而具有G赫兹量级的带宽。

由计算信道容量的Shannon公式可知，信道的容量随带宽线性增加，随信噪比的降低呈对数减小。

这种关系说明，无线通信系统的容量可随所占带宽的增加、信噪比的降低而增加。

从频域来看，超宽带有别于传统的窄带和宽带，它的频带更宽。

窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%，相对带宽在1%到25%之间的被称为宽带，相对带宽大于25%，而且中心频率大于sooMHz的被称为超宽带。

从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。

一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制，而UWB是利用起、落点的时域脉冲(几十ns)直接实现调制，超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，而且以这一过程中所持续的时间，来决定带宽所占据的频率范围。

由于UWB发射功率受限，进而限制了其传输距离。

UWB技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，在众多无线定位技术中脱颖而出，成为未来无线定位技术的热点。

常用的定位技术包括红外线、超声波、射频信号等，但都不适合室内定位。

红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性;超声波受多径效应和非视距传播影响很大，不能用于室内环境;而射频信号普遍用在室外定位系统中，应用于室内定位存在局限。

GPS是目前应用最为广泛的室外定位技术，早在1965年，美国就确立了UWB 的技术基础。

在后来的二十年内，UWB技术主要用于美国的军事应用，其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及研究机关、团体。

目前，美国国防部正开发几十种UWB系统，包括战场防窃听网络等。

民用方面：由于超宽带技术的种种优点使其在无线通信方面具有很大的潜力，近几年来国外对UWB信号应用的研究比较热门，主要用于
通信(如家庭和个人网络，公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等)、雷达(如车辆及航空器碰撞/故障避免，入侵检测和探地雷达等)以及精确定位(如资产跟踪、人员定位等)。

索尼、时域、摩托罗拉、英特尔、戴姆勒—克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术的开发，将各种消费类电子设备以很高的数据传输率相连，以满足消费者对短距离无线通信小型化、低成本、低功率、高速数据传输等要求。

国际学术界对超宽带无线通信的研究也越来越深入。

2002年5月20～23日，IEEE举办了一期会议，专门讨论UWB技术及其应用。

2002年2月14日，美国联邦通信委员会(FCC)正式通过了将UWB 技术应用于民用的议案，定义了三种UWB系统：成像系统、通信与测量系统、车载雷达系统，并对三种系统的EIRP(全向有效辐射功率)分别做了规定。

但是，UWB技术的协议与标准尚未确定，目前，只有美国允许民用UWB器件的使用；而欧洲正在讨论UWB的进一步使用情况，并观望美国的UWB标准。

2001年9月初发布的“十五”863计划通信技术主题研究项目中，把超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容，鼓励国内学者加强这方面的研发工作。

但是国内目前关于UWB技术的深入研究仅限于雷达方面，关于UWB 通信系统的研究还没有形成规模。

无线个人空间网络，也被称作家庭网络。

在过去几年里，家庭电子消费产品层出不穷。

此、DVD、DVR、数码相机、数码摄像机、HDTv、PDA、数字机顶盒、MD、M刃、智能家电等出现在普通家
庭。

人们希望，住宅中的PC、娱乐设备、智能家电和Inte门d都连接在一起，可以在任何地方使用。

丽甲ANS致力于可移动的通信装置和消费电子产品间的短距离ad-hoc连接，可提供高质量的视预和音频发送，存储设备间的数据交换，并取代家庭娱乐系统中的有线网络。

由于超宽带提供短距离范围内的高速率、高速率数据和低负载循环，因此作为WPANS物理层备选技术，非常有发展前景。

战术组网电台。

MSSI的战术组网电台命名为DRACO，它是一种用于战场通信的自组织网络技术电台，支持视距通信，其中网络处理模块为电台提供高速数据接口(Tl)和标准以太网接口，以连接其他数据设备和应用计算机。

UWB收发模块式电台的核心部分。

DRACO 的UWB收发模块包括一个VHF/UHF频段的多信道收发模块和数字处理器。

收发模块采用的复用方式使FDM/TDMA，其多信道技术采用了美国专利号为606125的技术，数据比特采用单脉冲传送(1比特脉冲)，这种方式保证了低检侧率，实现了传输安全。

雷达方面应用。

采用超宽带信号可以大幅度降低高清晰度雷达的成本。

同时，U切卫技术的应用使雷达具有了许多新的功能。

这不仅可以使雷达市场取得长足的发展，也使其具有了许多新的应用领域。

使用超宽带技术的新型应用雷达包括汽车雷达、防碰撞雷达、智能气囊、智能高速公路、个人安全霄达以及公共安全中的精确侧t和透视应用。

基于高精确的雷达增强安全系统已经具备了探侧被保护区与物体运动的能力，它由软件设!，可以检侧穿过设防边界的物体运动，但无法区分边界处内外的物体运动。

与当前流行的短距离无线通信技术相比，UWB具有巨大的数据传输速率优势，最大可以提供高达1000Mbps以上的传输速率。

UWB 技术在无线通讯方面的创新性、利益性己引起了全球业界的关注。

与蓝牙、802lllb、802115等无线通信相t匕，UWB可以提供更快、更远、更宽的传输速率，越来越多的研究者投入到UWB领域。

同先进国家相比较，我国在无线通信领域仍处于待开发状态，通过U、VB技术的研究，可以充分发挥后发优势，研究将会更有方向性和针对性，因而有可能在该领域达到并超过世界先进水平，促进我国在UWB技术方面的全面发展，同时对我国在该研究领域拥有自主知识产权和相关产品，建立新的经济增长点，具有重大意义。