UWB概述

　　UWB（Ultra Wideband）是一種無載波通信技術，UWB又名超寬帶。利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱它為無線電領域的一次革命性進展，認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術。一開始是使用脈沖無線電技術，此技術可追溯至19世紀。后來由Intel等大公司提出了應用了UWB的MB-OFDM技術方案，由于兩種方案的截然不同，而且各自都有強大的陣營支持，制定UWB標準的802.15.3a工作組沒能在兩者中決出最終的標準方案，于是將其交由市場解決。

　　uwb技術特點

　　1、系統(tǒng)容量大。香農公式給出C=Blog2 （1+S/N）可以看出，帶寬增加使信道容量的提高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應，這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。超寬帶無線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G 系統(tǒng)。

　　2、高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWE 系統(tǒng)使用上吉赫茲的超寬頻帶，根據(jù)香農信道容量公式，即使把發(fā)送信號功率密度控制得很低，也可以實現(xiàn)高的信息速率。一般情況下，其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到幾百兆比特每秒到吉比特每秒。

　　3、多徑分辨能力強。UWE 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率，窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊，很容易分離出多徑分量，所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明，對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10~30dB 的多徑環(huán)境，UMB 信號的衰落最多不到5dB。

　　4、隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬，能量密度非常低，因此信息傳輸安全性高。另一方面，由于能量密度低，UMB設備對于其他設備的干擾就非常低。

　　5、定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，可在室內和地下進行精確定位，而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內。與GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置，其定位精度可達厘米級。

　　6、抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。UWB的占空比一般為0.01~0.001，具有比其他擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益，抗干擾能力強。一般來說，UWE 抗干擾處理增益在50dB 以上。

　　7、低成本和低功耗。UMB無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)（PLL）、壓控振蕩器（VC0）、混頻器等，因而結構簡單，設備成本將很低。由于UWB信號無需載波，而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般在0.20~1.5ns 之間，有很低的占空因數(shù)，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50~70mW的電源，是藍牙技 術的十分之一。盡管如此，UJWB 在技術上面臨一定的挑戰(zhàn)，還有諸多技術的問題有待研究解決， 比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點，建立信道模型，解訣多徑傳播; 需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術; 研究新的調制技術，進一步降低收發(fā)結構的復雜度等。

　　uwb技術主要應用于哪些方面及作用

　　由于UWB具有強大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢，同時受發(fā)射功率的限制，在短距離范圍內提供高速無線數(shù)據(jù)傳輸將是UWB的重要應用領域，如當前WLAN和WPAN的各種應用?？偟恼f來，UWB主要分為軍用和民用兩個方面。

　　軍事應用：

　　（1）軍事通信

　　軍事通信的要求呈現(xiàn)出大容量、低截獲（LPI/D）、高速率的特征，UWB可以滿足這些需求。

　?。?）軍事雷達與導航

　　UWB技術可以實現(xiàn)雷達、定位、通信三種功能相結合的產品，特別適合雷達高檢測分辯率和小型化的要求，便于安裝在小型飛機和移動戰(zhàn)車上。另外，UWB技術在穿墻／地成像探測雷達、警戒雷達、高精度定位導航系統(tǒng)等領域有著廣泛的應用價值，這些技術有的在美軍中已處于實戰(zhàn)配備前的階段。

　　民用：

　　UWB在無線個域網、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫媸袌鰪V闊，前景誘人。其應用發(fā)展趨勢將主要集中在以下幾個方面。

　?。?）無線個人空間網絡（WPAN）

　　也被稱作家庭網絡，是UWB的主要發(fā)展方向之一。如今，家庭電子消費產品層出不窮，隨著網絡技術的發(fā)展，人們希望將家庭娛樂系統(tǒng)與Internet連到一起，可以在任何地方使用。因此，將Adhoc網絡技術、IEEE1394接口標準與UWB傳輸技術相結合，把家庭娛樂設備、通信設備、計算機連接在一起構成家庭多媒體網絡，非常有發(fā)展前景。

　　（2）無線Adhoc網絡

　　UWB本身固有的優(yōu)點可以顯著提高無線Adhoc網絡的性能，擴展它的應用范圍。UWB抗多徑干擾的魯棒性解決了困擾無線Adhoc網絡多年的難題；UWB的低發(fā)射功率使得基于UWB的無線Adhoc網絡可與現(xiàn)有網絡共

　　存，節(jié)省寶貴的頻譜資源，提高了數(shù)據(jù)速率，從而使得大規(guī)模傳感器網絡的應用成為可能。

　?。?）無線USB（WUSB）

　　WUSB技術是基于超寬帶無線通信技術的全新通信標準，它通過USB接口和最先進的無線通信技術擴展了設備之間的連通性。在繼承傳統(tǒng)有線USB2.0標準所具有的較高傳輸速率優(yōu)勢的同時，充分利用UWB傳輸技術的靈活性和極高的自由度，能在3m的距離內實現(xiàn)480Mbit／s的等效帶寬，兼顧了安全性、可靠性、降低功耗等特性。

　?。?）智能無線局域網

　　智能無線局域網的基本要求是提供一個低成本、低功耗的智能傳輸網，UWB系統(tǒng)可以方便地應用于無線局域網，如智能交通系統(tǒng)中，提供高性能、低成本的解決方案。

　?。?）車藏疊達系統(tǒng)

　　基于超寬帶技術的傳感系統(tǒng)可提高傳統(tǒng)近距離移動傳感器的分辯率，依靠超寬帶的高質量準確性和區(qū)分目標的功能。智能碰撞避免和巡航控制系統(tǒng)時代已為時不遠了。

　?。?）室外對等網

　　這種網絡主要是用在室外滿足掌上電腦（PDA）的數(shù)據(jù)交換、數(shù)字報亭報刊文摘的快速下載、音像制品的租售等，這些實用價值構成了UWB應用的一個巨大潛在市場。

　　當然UWB還在醫(yī)療、服務等領域有著諸多的應用，它的最終目標是與其他異類網絡無縫共存、協(xié)同工作，實現(xiàn)隨時隨地的通信。

　　uwb技術發(fā)展的策略與方向

　　雖然國內存在巨大的超寬帶市場發(fā)展空間。但由于標準的爭論，預計真正的超寬帶市場將經過較長的一段時間才能逐漸形成并壯大。這正是我們的機遇，我國UWB研究的策略應遵循以下幾點。

　?。?）盡快制定民用UWB無線通信使用頻譜的規(guī)定，促進UWB技術在民用領域的發(fā)展。

　　（2）國內的相關研究機構和企業(yè)應該聯(lián)合起來進行UWB的研發(fā)，盡量避免重復的投入。這樣才有可能縮小與國際最先進水平的差距。

　?。?）在研究中，應該著重開發(fā)具有自主知識產權的技術，不應簡單地重復別人的工作。

　?。?）在研究的基礎上，應該圍繞我們掌握的知識產權，結合國際上UWB技術標準，進行我國UWB技術標準的制定，為UWB的產業(yè)化鋪平道路。

　?。?）在UWB的發(fā)展方向方面，我們應針對調制載波和基帶窄脈沖方式這兩類方案的特點，對它們分別進行研究、開發(fā)，并將它們應用到適當?shù)念I域。

　　在信息技術飛速發(fā)展的今天，UWB必定會以其高速、安全、低成本等諸多優(yōu)點，吸引越來越多研究者的注意，發(fā)展?jié)摿笆袌隹臻g不可估量。必須承認國內對于UWB的研究多處在測試仿真和學習階段，缺乏原創(chuàng)性的核心技術，這對我國這樣一個消費大國來說是很不利的，因此我們必須花大力氣在這些高新技術研究上，提高國家科技競爭實力。著眼于未來，UWB芯片將是使用量極大的常用芯片，必將廣泛應用于計算機、消費電子和移動終端等便攜設備。完全靠進口是不可想象的。因此，我國應該及早參考和借鑒國外研究成果。制訂適合我國國情的標準法規(guī)，最終實現(xiàn)自主研發(fā)、本土生產。