超宽带技术研究

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1、茨牍*孳測依厚娩SCHOOLOFGEODESYANDGEOMATICS武汉大学测数据通讯技术论文题i：UWB超宽带无线通信技术及其应用姓名:林江伟院系：测绘学院专业：工程与工业测量年级：2008级学号：2008301610045教师：张鹏完成时间：2010年11月20日武汉大学测数据通讯技术论文题i：UWB超宽带无线通信技术及其应用姓名:林江伟院系：测绘学院专业：工程与工业测量年级：2008级学号：2008301610045教师：张鹏完成时间：2010年11月20日武汉大学测绘学院UWB超宽带无线通信技术及其应用林江伟20083016

2、10045(武汉大学测绘学院，湖北武汉430079)摘要：本文首先介绍了超宽带技术的定义，描述了超宽带技术的特点和信道模型，阐述用于超宽带系统常用的多址方式和调制方式，给岀了超宽带通信收发机结构,最后分析了国内外超宽带技术发展应用的前景。关键词：UWB调制多址技术技术优点uwb技术应用0引言UWB超宽带技术(Ultra2WidcBand)是一种新兴的无线技术,被认为是未来五年电信热门技术之一，在今后的十年中将在多种应用范围内获得迅速发展。如无线视频，声频和数据发送领域以及家用网络设备领域。1UWB简介UWB(Ultra-Widcban

3、d)超宽带，一开始是使用脉冲无线电技术，此技术可追溯至19世纪。后来由Intel等大公司提11!了应用了UWB的MB・OFDM技术方案，由于两种方案的截然不同，而且各自都有强大的阵营支持，制定UWB标進的802.15.3aI作组没能在两者屮决出最终的标准方案，于是将其交由市场解决。至今UWB还在争论之中。UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz,不需常规窄带调制所需的RF频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。脉冲峰峰时间间隔在10-100ps级。频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来

4、调整。UWB信号在吋间轴上是稀疏分布的，其功率谱密度相当低，RF可同吋发射多个UWB信号。UWB信号类似于基带信号，可采用OOK,対映脉冲键控，脉冲振幅调制或脉位调制。UWB不同于把基带信号变换为无线射频(RF)的常规无线系统，可视为在RF上基带传播方案，在建筑物内能以极低频谱密度达到100Mb/s数据速率。为进一步提高数据速率，UWB应用超短基带丰富的GHz级频谱，采用安全信令方法(IntriguingSignalingMethod)0基于UWB的宽广频谱，FCC在2002年宣布UWB可用于精确测距，金属探测，新一代WLAN和无线通

5、信。为保护GPS,导航和军事通信频段，UWB限制在3.1・10.6GHz和低于41dB发射功率。1.1UWB技术特点由于UWB与传统通信系统相比，工作原理迥异，因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点：(1)系统结构的实现比较简单：当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波，载波的频率和功率在一定范围内变化，从而利用载波的状态变化来传输信息。而UWB则不使用载波，它通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号。UWB发射器直接用脉冲小型激励天线，不需要传统收发器所需要的上变频，从而不需要功用放大器与混频器，因此，UWB允许采用非常低廉

6、的宽带发射器。同吋在接收端，UWB接收机也有別于传统的接收机，不需要中频处理，因此，UWB系统结构的实现比较简单。(1)高速的数据传输：民用商品中，一般耍求UWB信号的传输范围为10m以内，再根据经过修改的信道容暈公式，其传输速率可达500Mbit/s,是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。UWB以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。在军事应用屮，可以利用巨大的扩频增益来实现远距离、低截获率、低检测率、高安全性和高速的数据传(2)功耗低：UWB系统使用

7、间歇的脉冲來发送数据，脉冲持续时间很短，一般在0.20ns〜1.5ns之间，有很低的占空因数，系统耗电可以做到很低，在高速通信时系统的耗电量仅为儿百pW〜儿十mW。民用的UWB设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/100左右，是蓝牙设备所需功率的1/20左右。军用的UWB电台耗电也很低。因此，UWB设备在电池寿命和电磁辐射上，相对于传统无线设备有着很大的优越性。(3)安全性高：作为通信系统的物理层技术具有天然的安全性能。由于UWB信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内，对一般通信系统，UWB信号相当于白噪声信号，并且大多数情况下，

8、UWB信号的功率谱密度低于自然的电子噪声，从电子噪声屮将脉冲信号检测出来是一件非常困难的事。采用编码对脉冲参数进行伪随机化后，脉冲的检测将更加困难。(4)多径分辨能力强：由于常规无线通信的射频信号大多为连续信号或其持续时