《超宽带无线电基础》ppt课件

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1、超宽带无线电基础武汉理工大学信息工程学院胡君萍章节安排第一章概述第二章超宽带实现技术第三章超宽带系统与其它通信系统的共存性探讨第四章超宽带脉冲波形研究超宽带信道模型超宽带天线认知超宽带第一章概述超宽带无线电发展历史超宽带定义超宽带技术的特点超宽带研究现状1.1超宽带无线电发展历史超宽带（UltraWideBand，简写为UWB）是利用超宽频带的电波进行高速无线通信的技术。超宽带技术可以追溯到十九世纪。在十九世纪后期由马可尼研制的火花间隙无线电被用于传送莫尔斯电码，到1924年，由于火花间隙无线电的射频辐射无法调节，其在大多数的应用中被禁止

2、。从此以后，基于载波的无线电技术占了统治地位。到了二十世纪六十年代，随着采样示波器、雪崩晶体管、隧道二极管的发明以及亚纳秒级脉冲发生技术的开发，可以产生近似的冲激脉冲激励，从而微波网的冲激响应可以直接进行观察和测量。冲激响应测量方面的研究导致了基于脉冲的传输被应用于雷达和通信中（仅限于军事、灾害救援搜索雷达定位及测距等方面）。到80年代后期，该技术开始被称为“无载波”无线电，或脉冲无线电。美国国防部在1989年首次使用了“超带宽”这一术语表示脉冲无线电。随着2002年美国联邦通信委员会FCC开放超宽带技术的民用，超宽带技术受到重视，大批机

3、构涌入研究，出现了新的超宽带实现技术，比如直接序列扩频、多带正交频分复用，超宽带技术的定义也随之进行了调整。§1.2超宽带定义现在的超宽带己经不局限于早期的脉冲形式的无线电，任何无线电系统，只要它满足下面的条件之一就称为超宽带系统（FCC的定义）：(1)(2)fH、fL是信号功率谱密度在-10dB处测量的值。也就是说，只要无线通信系统的相对带宽不低于20%或绝对带宽不低于500MHz，就是超宽带无线通信系统。窄带的相对带宽小于1%，宽带的相对带宽在1%到20%之间。功率普密度fLfHf0f(Hz)窄带宽带-10dB为了避免民用的超宽带系统

4、对已有的无线通信系统（GPS、航空系统、802.11n）产生干扰，FCC在2002年4月发布了针对超宽带的报告和规范，规范根据三类用途的超宽带通信系统可能产生的干扰，对它们的频谱使用范围和功率辐射进行了严格和具体规定。三类用途的超宽带通信系统为包括探地雷达（GPR）、穿墙雷达的成像系统、监视器以及医疗成像设备；车载雷达系统；通信和测量系统FCC对不同用途的超宽带设备频谱使用范围的规定探地雷达与墙壁成像系统：低于960MHz或3.1~10.6GHz墙壁穿透成像系统：低于960MHz或1.99~10.6GHz监视系统：1.99~10.6GHz

5、医疗系统、通信和测量系统：3.1~10.6GHz车载雷达：22~29GHz，另外，中心频率和最高辐射电平点的频率必须大于24.075GHz。FCC对超宽带设备的功率辐射限制FCC对超宽带设备的功率辐射限制以EIRP（EffectiveIsotropicRadiatedPower）指标给出。所谓EIRP，即有效全向辐射功率，是一个天线的输入功率与某个指定方向天线增益的乘积相对全向天线的值。频率（MHz)室内EIRP（dBm）手持EIRP（dBm）成像EIRP（dBm）车载雷达EIRP（dBm）低于960Section15.209Sectio

6、n15.209Section15.209Section15.209960~1610-75.3-75.3-53.3-75.31610~1990-53.3-63.3-51.3-63.31990~3100-51.3-61.3-41.3-63.33100~10600-41.3-41.3-41.3-63.310600~22000-51.3-61.3-41.3-41.322000~29000-51.3-61.3-51.3-41.3UWB辐射限度GPRsand墙壁成像系统UWB排放限度车载雷达系统UWB排放限度室内通讯系统UWB排放限度室外(手持)通讯

7、系统§1.3超宽带技术的特点超宽带有很大的绝对带宽，根据香农定理C=Blog2(1＋S/N)其中C是可得到的链路速度，超宽带具有以下特点：小的干扰，共享频谱资源——信息被扩展到很宽的频谱上，故UWB系统发射的功率谱密度可以非常低，甚至低于FCC规定的电磁兼容背景噪声电平（-41.3dBm—FCCPart15），所以对其他通信系统的干扰小，可以与其他无线通信系统共享频谱资源。FrequencyGHzpowerspectraldensityUWB的带宽和功率普密度示意图3.110.6dBm/MHz噪音水平UWB802.11a-41.35.72

8、5-5.825固有的保密性。——由于功率谱密度非常低，几乎被湮没在各种电磁干扰和噪声中，具有隐蔽性好、低截获率、保密性好等优点。地理定位能力好。——在严重的多径环境下，定位精度大约为C/B，C