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1UWB超寬帶技術的應用

由于具有明顯的技術優勢，UWB技術應用領域非常廣泛，例如洲量系統、通信系統和成像系統等，包括如實時監視系統、醫療成像系統、地面穿透雷達等，除了在高速數據WPAN中的應用外，UWB在覆蓋范圍與信息速率之間可以做一個平衡，FCC定義的UWB在短距離內天線系統可達到的信息速率大于100Mb/s，是使用編碼機制和簡單調制。大量的應用場景適合使用UWB，主要包括高速無線個人網（HDR-WPAN）、遠程檢查家庭周圍傳感器的控制信號、報警信號等，或者無線以太網接狀態。

2UWB無線通信的性能特點及局限性

2.1UWB無線通信的主要優點

通過以上分析，UWB無線通信的主要優勢可以概括出以下幾點：（1）UWB技術從技術工程的角度看，可以集成在一塊成通信規劃與設計本較低的芯片中，這一點遠比其它無線技術簡單，在發射功率方面，與民用波段設備和蜂窩電話相比，UWB發送功率是現有無線系統的1/10～1/100，僅需要毫瓦級。因此，與現有的無線系統相比，使用UWB產品的制造成本和銷售價格要低得多。（2）在UWB無線系統中，一般來說多徑不是主要的問題，對應ns級的解析度，在時間上，GHz級的帶寬能夠分離多徑信號，可以充分地利用發射信號的能量，再加上采用RAKE接收機結合時間分集，因此對現有窄帶系統性能而言，在某種程度上對UWB有所減輕，多徑效應受到限制。（3）UWB技術具有較高的數據傳輸速率。在5～10m的范圍內，即使是低能耗的藍牙技術（70Mbit/s）和“802.11”無線網絡技術（54Mbit/s）也遠不能與UWB相比，但是UWB可以提供100Mbit/s的數據速率。同時，與傳統的無線技術相比，UWB的空間容量也更大。（4）在頻域上，理論上沖擊脈沖可以將信號能量從直流（DC）擴展到接近光波的頻域，但是在實際中，沖擊脈沖不能產生一個寬度為0的脈沖，而由于UWB在頻域上跨越具有相當大的范圍，因此UWB技術具有極窄的脈沖信號能量。在這樣大的頻段范圍內平均發射信號，在嘈雜的環境中是很難被檢測到的，因此，UWB是一種安全的通信方式。（5）UWB具有較高的穿透力，可以起到與雷達相同的作用，其ns級的高速脈沖可以穿透墻壁和其它物體。因此，除應用于通信領域外，UWB技術還兼有測距、車輛防撞、定位、透視等功能，且這些功能均可集于一體。

2.2UWB無線通信的局限性

2.2.1干擾的問題（1）UWB對其它無線系統的干擾在目前為止，UWB技術只在小范圍內得到有限的應用，是一種以共享其他無線通信頻帶為前提的通信技術。UWB收發無線電信號采用的是非常寬的帶寬，但是直到目前為止，實際上總要有部分頻帶與現有無線系統使用的頻帶相重疊，目前UWB對窄帶系統嚴重的干擾或者潛危險仍處于研究之中，例如安全、軍事、航空、天文等領域，并不存在如此寬的空閑頻帶，甚至UWB收發無線電信號會對其它窄帶無線通信，例如GPS等造成干擾。（2）UWB受其它無線系統的干擾UWB接收機極易受到傳統窄帶通信機的干擾。傳統超外差式接收機的門限值如果高于UWB信號的話，那么UWB接收機的門限值就會低于傳統發射機發射的窄帶信號，因此在UWB接收機的頻帶內，不能滿足其超寬帶的天線、匹配濾波器的精度等要求。

2.2.2其它方面的局限性檢測接收脈沖需要精確的定時，但是UWB技術的脈沖持續時間短。另外，由于傳統的收發信機只要控制外噪聲，但是對于UWB技術來說，只控制外噪聲是不可行的，因此來自UWB板載的微控制器產生的噪聲就成了一個急待解決的問題。從本質上講，如果UWB的目標是得到高速數據速率或高信道容量，如果允許且不造成干擾，那么可以通過將發送信號的功率提高，或者將平均脈沖頻率提高到2GHz以上等方法來得到得到高速數據速率或高信道容量，這與我們常規使用的無線通信系統一樣，即UWB系統也需在靈活支持多速率、復雜度、發送峰值功率、帶寬效率和用BER表示的性能之間達成一個折衷。

3發展與應用前景

從20世紀60年代開始，超寬帶通信技術重新走入我們視野之后，超寬帶通信技術具有優良的特性而逐步進入雷達等通信領域。超寬帶應用于通信系統由很多優點，主要有：功率普密度極低，在高斯白噪聲以下，與已有無線通信系統兼容；難于被監聽（LPI/LPD）；具有極高的，可以高達厘米級的定位精度的空間解析度；功耗低；實現全數字化；可以高達1Gbit/s的高速無線數據傳輸。作為一種民用產品，超寬帶無線通信技術已經進入我們的生活中，給我們帶來前所未有的便利，超寬帶通信技術應用前景廣闊。與移動通信的快速發展相輝映，在技術的研發和創新上，寬帶無線接入技術也表現出空前的繁榮景象。WLAN已在全世界得到了推廣應用，IEEE的802系列標準發展迅速，一些超寬帶的無線技術也表現活躍，UWB的研究和標準化工作快速推進。

4結束語

作為民用的一項新技術，UWB技術還不太成熟。在很多方面還有很多問題沒有解決，例如UWB設備之間的相互干擾、QoS保證，以及天線設計、收發機設計等。隨著信息技術日益完善，超寬帶通信技術在無線通信方面的獨特優勢，將促進該技術的商業化進程的加快。

作者：周光義單位：貴州省畢節市廣播電視臺