无线超宽带通信原理及其应用标准

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1、第28卷第171期电力系统通信Vol.28No.171一2007年1月10日Telecommunications〕forElectricPowerSystemJan.10，200715·无线超宽带通信原理及其应用标准曾照华(南京邮电大学通信与信息学院，江苏南京210003)摘要:自从2002年FCC发布UWB的商业规范以来，UWB以其具有的高速率、高频谱利用率、低成本、低功耗和应用范围广等一系列优点，受到了业界前所未有的关注。文章从宏观的角度介绍了UWB的发展历史和现状、技术特性、市场前景，讨论了两大标准(IEEE80

2、2.15.3a和IEEE802.15.4a)中UWB的相关标准，讨论了UWB技术给我国带来的机遇与挑战。关键词:超宽带;IEEE802.15.3a;无线个域网;IEEE802.15.4a中图分类号:TN92文献标识码:B文章编号:1005-7641(2007)01-0015-04密通信研究，采用跳频扩频技术。到了20世纪900引言年代，美国南加州大学通信科学研究所论证了采用随着移动通信十几年来的蓬勃发展及2G冲激脉冲进行跳时调制的多址技术，从而开辟了将WLAN等技术的商业应用，无线技术已经成为人们冲激脉冲作为无线电通信

3、载波的新途径[‘〕。发展日常生活中必不可少的一部分。近年来，短距离宽到1998年，FCC开始征集UWB通信技术在民用带无线接人技术发展迅速，而其中的超宽带通信中的意见，并于2002年2月14日批准了把(UWB,UltraWideband)技术是目前最受关注的一3.1一10.6GH;之间的频带免授权分配给民用种短距离高速无线通信技术。UWB使用的法规，从而拉开了企业界和研发机构自从2002年FCC通过对民用领域开放的规竞相研发UWB的序幕。2002年5月召开了关于范后，由于其超高的传输速度、超低的功率、低成本UWB的第1

4、次全球会议。2003年，Motorola子公与超高的频谱资源利用率等优势能满足无线发展司生产出实用的UWB收发设备，2004年8月获得要求，给现有的无线传输技术带来强大的冲击。特FCC批准，2004年4月，Intel展示的UWB传输速别是传统的采用脉冲无线电的超宽带技术，起初也率高达480Mbit/so2005年10月，中国海尔和被称为无线载波通信，它是一种不同于传统的窄带Freescale半导体合作生产出了全球第1台基于超无线传输技术，也不同于3G蜂窝网中的扩频宽带宽带商用产品—数字高清晰电视。目前，在国际技术，直接

5、对ns级的脉冲进行调制，从而产生高达上占主要地位的UWB设计方案主要包括直接序几个GHz的超宽带信号，而超宽带所有的优点都列CDMA一UWB方案和多载波OFDM一UWB方源于此。案，CDMA一UWB是基于脉冲的UWB方案，OFDM-UWB是基于多载波的UWB方案，采用OFDM技1UWB的发展概况术传输子带信息。无线通信经历宽带、窄带到宽带的发展过程。2UWB的技术特性UWB最早的起源可追溯到1个多世纪以前，马可尼采用火花隙作为载波进行人类最早的无线通信。目前，被业界普遍接受的关于UWB设备的通火花隙实际上就是带宽很宽的

6、极窄脉冲，而真正现行定义是指信号相对带宽大于20%或绝对带宽大代意义上的超宽带无线技术，最初又被称为冲激无于500MHz。相对带宽定义为线电(ImpulseRadio)技术，出现于20世纪60年2(FH一FL)Few(%)代。当时主要是美国军方用于雷达侦测和无线保FH+FL式中FH为-10dB发射高端频率;凡为一10dB收稿日期:2006-07-10;修回日期:2006-08-14发射低端频率电力系佑通枯2007,28(171)定义中并没有规定信号采用传统的脉冲无线媒体业务，易于实现多用户通信，能够进行高精度电，因此发

7、展到现在，UWB信号可分为传统的基带定位和跟踪，能有效抵抗多径衰落。脉冲形式和调制载波形式。后者是在2002年FCC缺点:构建RF与模拟电路以及高速A/D转换规定了UWB通信的频谱使用范围和功率限制后器以处理UWB信号是极具挑战性的问题，此外，产生的，也是目前UWB高速无线通信采用较多的为了捕获足够的多通道能量满足110Mbit/s系统一种。而传统的无载波UWB多用于探测、透视、的10m范围要求，则需要一个相当复杂的系统成像以及低速率、低功耗、低成本通信领域，因为不(至少16个RAKE抽头的接收机)。同的方案具有不同的

8、特性，从而决定了不同的应用2)OFDM超宽带领域。下面从信号的角度介绍UWB的技术特性。优点:将频带分成带宽大于500M的子带，在(1)基带脉冲形式子带上进行信息处理，简化了接收机的数字复杂基带脉冲形式是UWB通信最早采用的信号度，减小功耗，降低成本，提高了频谱的灵活性，有形式。它利用宽度在ns、亚ns级的基带脉冲序列助于在全球范