ds-uwb超宽带通信系统关键技术的研究

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1、西安理工大学硕士学位论文极低的发射功率使UWB系统能与其他现存通信系统很好地共存，提高了无线频谱资源的利用率。另外，由于功率谱密度非常低，几乎被淹没在各种电磁干扰和噪声中，检测、侦听、干扰非常困难，具有隐蔽性好、低截获概率、保密性好等非常突出的优点，能极大地满足现代通信系统对安全性的要求。超宽带信号对多径信道衰落不敏感，尤其是脉冲信号，具有很高的多径分辨率，容易实现高的处理增益，特别适用于室内无线通信系统。纳秒甚至亚纳秒级的时域短脉冲信号具有很高的时间分辨率，从而也可以达到很高的空间分辨率，使测距、定位和位置跟踪系统

2、具有很高的性能。由于UWB信号具有穿透土地、混凝土等介质的能力，可探测地雷等地下物体、墙后方空间内容，所以能在透视成像雷达、人体医学成像、穿地探测雷达等方面得到应用。1.4国内外相关研究[1]在国外，UWB技术的研究开始于美国军方。到90年代末美国TimeDomain，Muti-spectralsolutions，ExtremeSpectrum，Intel等公司相继开始投入UWB技术的研究，主要从事军用无线设备及雷达方面的研发。由于受到军转民潮流的影响，FCC于2002年2月正式批准该技术进入民用领域。对于UWB技术

3、的推广与使用来说，商用UWB技术标准的制定，无疑是至关重要的。而在802.15.3a无线个人区域网络（WPAN）标准制定过程中，形成了DS-UWB和MB-OFDM两大技术阵营相互竞争的局面。一方是由包括Freescale和许多小公司的UWBForum支持的直接序列UWB（DirectSequenceUWB，DS-UWB）技术阵营，另一方是由包括Intel、Panasonic、Philips和Sony等多家大公司支持的多带OFDM（Multi-BandOFDM，MB-OFDM）技术阵营。这两者之间的最大区别在于功耗，尤

4、其是考虑UWB技术在手持设备中应用时，DS-UWB技术较之MB-OFDM，复杂性更低、功耗更小、成本更低。在2005年1月21日至27日于美国加州Monterey举行的IEEE802.15WPAN中期会议期间，DS-UWB成为802.15.3aWRAN标准提案的唯一候选。尽管标准不能尽快出台，但这并没有影响业界对UWB产品的研发。例如，Multi-spectralSolutions，Inc.(MSSl)公司在开发UWB系统方面是一家业界的领先者，它设计的UWB机载无线通信系统，可以提供海军飞机多通道、全双工、32kb

5、it/s的数字语音传输能力，抗干扰能力强，截获率低。再如，Pulse-Link公司提出的UWB电缆，在不需要对现有的基础设施作任何改动的前提下，可以有效地使有线电视(CATV)系统带宽加倍，上行带宽达1.2Gbit/s，下行带宽达480Mbit/s。正是UWB技术在短距离无线通信上表现出的巨大优势，吸引着业界人士对其标准的制定及其相关产品的关注。但在UWB技术极大吸引力的背后，隐藏着许多极具挑战性的研究课题。现在国内外主要的研究方向集中在UWB天线的设计；信道模型的建立；UWB与常规无线系统相互干扰问题等方面。我国也

6、非常重视这项革命性的技术，在2001年9月初发布的“十五”863计划通信2第一章绪论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。我国在UWB技术的研究上还处于起步阶段，取得的成果主要集中在UWB信号的产生及其辐射方面。在国家自然科学基金委员会2004年度项目指南的拟资助重点项目中，信息科学一处共列出6项课题，“超宽带高速无线接入理论与关键技术”是其中一项。该课题指出5项具体研究内容，分别为：(1)超宽带小型化天线，及其与收发

7、前端的联合优化设计理论；(2)超宽带信号的传播特性，特别是在室内密集多径环境下的传播特性；(3)高性能接收系统的理论与技术；(4)超宽带系统与其他通信系统的频谱共存、兼容技术；(5)基于超宽带技术的通信网络协议。2004年5月18日在北京，海尔集团(HaierCorporation)和飞思卡尔(Freescale)成功地展示了相距40inch的手提摄录机与等离子平面电视机之间采用DS-UWB技术进行的无线连接，这是市场上首度采用DS-UWB融入家庭影音设备的全功能模式。这证明了UWB技术在手持设备上应用的可行性。FC

8、C经测试发现，UWB设备与其他设备至少要间隔2至3米，但实践中很多小型移动设备必须置于彼此非常接近的距离之内。例如，WLAN在5GHz频段内要与UWB共存。因此，能否有效地降低UWB系统与其他通信系统之间的干扰会影响到UWB技术的成功推广与使用。目前超宽带通信技术还不为众人所知，但此项技术将会对以后的社会和经济带来重大的影响。1.4课题的应用前