第1章数字电子技术基础ppt课件.ppt

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1、超宽带（UWB）无线通信UWB的概念及其发展UWB的技术特点UWB与其他无线技术的比较UWB的关键技术UWB的应用与前景其他窄带、宽带、超宽带的定义信号带宽/中心频率窄带≤1%宽带1%≤…≤25%超宽带（UWB）≥25%或带宽≥500Mbps上述定义的示意图FCC关于UWB的定义定义相对带宽Br大于20%或带宽大于500MHz相对带宽定义为-10dB带宽除以中心频率这一定义还可能再修改5什么是超宽带无线通信技术是一种具备低耗电与高速传输的无线个人局域网络通讯技术，适合需要高质量服务的无线通信应用，可以用在无线个人局域网络（WPAN）、家庭网络连接和短距离雷达等领域。它不采用连

2、续的正弦波（sinewaves），而是利用脉冲讯号来传送。UWB的历史UWB并不是一件新生事物，它已经有几十年的历史了，起源于20世纪60年代Dr.Gerlad.F.Ross对微波网络冲激响应的研究。但是过去它仅仅应用在军事雷达和定位设备中，它也可以实现穿墙视物等功能。直到2002年美国联邦通讯委员会（FCC）才发布商用化规范。摩托罗拉2005年7月8日已经在台湾成立亚洲第一座超宽带无线通讯研发中心。UWB的发展应用到民用领域FCC开放频带第一个专利被授予最早美国提出至今2002年1973年1960年提出UWB的技术特点1、共存性能好超宽带技术可以与现有的其他通信系统共享频谱

3、。超宽带通信使用的频谱范围从3.1GHz到10.6GHz，频谱宽度高达7.5GHz，通过发射功率的限制，避免了对其他通信系统的干扰。超宽带信号的最高辐射功率为-41.3dBm，这仅仅相当于一台个人计算机的辐射。这样在很低的功率谱密度下共享频谱的方式，在频谱资源非常紧张的今天具有极其重要的意义，这也是超宽带兴起和发展的主要原因之一.2、信道容量大，传输速率高香农信道容量公式超宽带信号占有数百兆赫兹（MHz）甚至几吉赫兹（GHz）带宽，理论上可以提供极高的信道容量，达到Gbps以上的传输速率，或者在很低的信噪比下，以一定的传输速率实现可靠传输。假定一个超宽带信号使用7GHz带宽，

4、当信噪比S/N低至-10dB时，超宽带可以提供的信道容量为C=7G×log2（1+0.1）≈0.963Gbps，接近1Gbps。数据表明，超宽带的空间通信容量是现有的通信系统（如：无线局域网、蓝牙等）的10-1000倍以上。3、低成本，低功耗脉冲超宽带是最早采用的一种传输方式，它不需要载波，而是利用极短的脉冲传输信息，因此，在发射端脉冲超宽带不需要功放和混频器，接收端也不需要中频处理，大大降低了收发机的硬件实现复杂性和成本。同时，为了避免对现有通信系统的干扰，超宽带信号发射功率很低，简单的收发设备以及低功率，使得脉冲超宽带系统的功耗非常低，可以使用电池长时间供电。4、信号衰减

5、小，穿透能力强正弦载波在自由空间的衰减与距离平方成反比，在密集多径情况下，信号的功率衰减更是与距离的3-4次方成反比。脉冲超宽带信号为定向窄脉冲，不需要载波，具有较强的方向性，在相同的功率下，比正弦电磁波的衰减更小。同时基带窄脉冲信号包含的低频部分的长波具有较强的穿透能力，能够穿透多种材料，使其可以应用于成像、检测、监视和测量等领域。UWB的技术特点5、定位精度高由于脉冲超宽带具有较强的穿透能力，因此可以用于各种环境下的测距和定位。系统的定位精度与信号的频谱宽度直接相关，频谱越宽，时间分辨率越高。脉冲超宽带发射极短的基带窄脉冲信号具有很高的定位精度，其带宽通常在数GHz，所以

6、理论上其定位精度可达厘米量级。研究表明，与GPS全球定位系统相比，超宽带技术具有更高的定位精度。UWB的技术特点技术GPSBluetoothIEEE802.11UWB定位精度5-20m3m3m15cm6、保密和安全性能好超宽带信号的功率谱密度非常小，淹没在环境噪声和其他信号中，同时又具有极宽的带宽，很难被基于频谱搜索的侦测设备检测到。同时超宽带系统可以采用多种扩频多址方式，包括：跳时扩频、跳频扩频、直接序列扩频等，在接收端必须采用与发射端一致的扩频码才能正确的解调数据，这使得使非合法用户很难获取合法用户的传输信息，系统的安全性和保密性非常高。UWB的技术特点与其它短距离无线技

7、术的比较从UWB的技术参数来看，UWB的传输距离只有10M左右，因此我们只拿常见的短距离无线技术与UWB作一对比，从中更能显示出UWB的杰出的优点。常见的短距离无线技术由IEEE802.11a、蓝牙、HomeRF。IEEE802.11a与UWBIEEE802.11a是由IEEE制定的无线局域网标准之一，物理层速率在54Mbps，传输层速率在25Mbps，它的通信距离可能达到100M，而UWB的通信距离在10M左右。在短距离的范围(如10M以内)，IEEE802.11a的通信速率与UWB相比却相差太大，U