【摘 要】超寬帶無線通信是一種采用脈沖調(diào)制的無線通信方式，它具有通信容量大、輻射功率密度低、抗多徑干擾、低功耗低成本、結(jié)構(gòu)簡單和保密性好等優(yōu)點(diǎn)。本文在簡單介紹超寬帶無線通信定義的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了其特點(diǎn)和應(yīng)用，以及未來發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】超寬帶；無線通信；特點(diǎn)

一、前言

超寬帶無線通信（Ultra-Wideband，UWB）技術(shù)作為一種全新的無線通信技術(shù)，正日益受到通信界的關(guān)注，UWB技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末，此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通信設(shè)備中使用。隨著無線通信的飛速發(fā)展，人們對高速無線通信提出了更高的要求，超寬帶技術(shù)又被重新提出，并備受關(guān)注。本文主要介紹超寬帶無線通信技術(shù)的定義、特點(diǎn)和基本原理，并介紹了超寬帶無線通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展情況。

（一）UWB的定義

美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）對超寬帶定義為：超寬帶是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%。例如一個中心頻率為1GHz的UWB系統(tǒng)，它的射頻帶寬應(yīng)在250MHz以上。UWB技術(shù)是一種無載波通信技術(shù)，它采用極短的脈沖信號來傳送信息，通常每個脈沖持續(xù)的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。這些脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百M(fèi)bps。目前，F(xiàn)CC開放的頻段是3.1～10.6GHz，雖然UWB的帶寬非常寬，傳輸速率可達(dá)幾Gbps到幾十Mbps，但是UWB系統(tǒng)發(fā)射的功率譜密度可以非常低，甚至低于-41.3dBm-FCCPart15的FCC規(guī)定的電磁兼容背景噪聲電平。在高速無線通信的同時，超寬帶設(shè)備所需的發(fā)射功率非常小，僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一，對于普通的非超寬帶接收機(jī)來說近似于噪聲，因此從理論上講，超寬帶可以與現(xiàn)有無線電設(shè)備共享帶寬。所以超寬帶是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通信方式，它有望在無線通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

（二）超寬帶無線通信的特點(diǎn)

1、頻帶寬，傳輸速率高 超寬帶以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨(dú)占用現(xiàn)在已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術(shù)使用的頻帶。從信號傳播的角度考慮，超寬帶無線通信由于能有效的減小多徑傳播的影響而使之可傳輸高速率數(shù)據(jù)。

2、結(jié)構(gòu)簡單，成本低 在超寬帶脈沖無線通信系統(tǒng)中，沒有在常規(guī)的基于對正線載波調(diào)制的無線通信系統(tǒng)中所需的上、下變頻電路、中頻電路和各種濾波器，實(shí)現(xiàn)比較簡單，易于全數(shù)字化，因而成本低。

3、多徑分辨能力強(qiáng) 由于常規(guī)無線通信的射頻信號大多為連續(xù)信號或其持續(xù)時間遠(yuǎn)大于多徑傳播時間，多徑傳播效應(yīng)限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。超寬帶無線通信采用的是持續(xù)時間非常短的窄脈沖，其占空比極低，多徑信號在時間上是可分離的。發(fā)射窄脈沖的超寬帶無線信號，在多徑環(huán)境中的衰落不像連續(xù)波信號那樣嚴(yán)重。大量的實(shí)驗(yàn)表明，在常規(guī)無線電信號多徑衰落深達(dá)10～30dB的多徑環(huán)境，對超寬帶無線電信號的衰落最多不到5dB。

4、穿透能力強(qiáng) 在具有相同絕對帶寬的無線信號中，UWB脈沖的頻率最低。因此它相對毫米波信號具有更強(qiáng)的穿透能力。

5、隱蔽性好 由于UWB信號采用了跳時擴(kuò)頻，其射頻帶寬可以達(dá)到1GHz以上，并且所需平均功率很小，信號被隱蔽在環(huán)境噪聲和其它信號中，難以被敵方檢測，必須采用與發(fā)端一致的擴(kuò)頻碼脈沖序列才能進(jìn)行解調(diào)，因此增加了系統(tǒng)的安全性。這是超寬帶無線通信最突出的特點(diǎn)。

6、功率低，功耗小 由于超寬帶信號具有極低的輻射功率，且其頻帶極寬，導(dǎo)致其功率譜密度極低，甚至低于環(huán)境噪聲電平，使得超寬帶通信系統(tǒng)具有低截獲/低檢測特性，也不會對現(xiàn)有的常規(guī)通信系統(tǒng)產(chǎn)生不良的干擾和影響，可與之共享頻帶實(shí)現(xiàn)共存，從而使頻帶資源得到充分利用。低功率又意味著低功耗，非常適合移動通信設(shè)備的應(yīng)用。同時非常低的輻射功率大大降低了對人體的有害輻射。

（三）超寬帶無線通信的應(yīng)用和發(fā)展

1、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 由于具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，UWB技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。超寬帶可以用于低截獲率的內(nèi)部無線通信系統(tǒng)、超寬帶雷達(dá)、防撞雷達(dá)、高精度定位系統(tǒng)、無人駕駛飛行和探地雷達(dá)等；在信息技術(shù)化的今天，超寬帶無線通信在智能交通系統(tǒng)、成像應(yīng)用、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及射頻標(biāo)識等領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用前景。在數(shù)字化辦公方面則是把傳統(tǒng)的有線連接升級為現(xiàn)在的無線連接，從而使得辦公的環(huán)境更為方便，靈活。同時由于超寬帶無線通信的高傳輸寬帶，使得計(jì)算機(jī)無論是外設(shè)還是主機(jī)與會議設(shè)備、投影儀、顯示器等設(shè)備之間都可以進(jìn)行連接。與此同時，因?yàn)槠浣K端便于攜帶，因此，無論在任何地點(diǎn)都可以接入當(dāng)?shù)氐?UWB 網(wǎng)絡(luò)，從而利用當(dāng)?shù)氐脑O(shè)備臨時構(gòu)成屬于自己的一臺多媒體計(jì)算機(jī)，給我們帶來了很大的便利。

2、技術(shù)研究日益成熟 超寬帶無線通信目前還是一種新興的無線通信技術(shù)，具有傳輸速率高、發(fā)射功率低、通信距離短、多徑分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，對于將來數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)具有十分重要的作用。雖然其傳輸理論還需更深入的研究挖掘，還處于初級的研究階段，但是相信伴隨著不斷地完善，超寬帶無線通信技術(shù)的前景將會非常廣闊。

二、結(jié)束語

超寬帶無線通信技術(shù)作為一種新興的無線通信技術(shù)，還處于研發(fā)階段，無論在理論還是應(yīng)用方面仍有待深入探討隨著無線多媒體應(yīng)用的普及，預(yù)示著超寬帶無線通信在通信領(lǐng)域消費(fèi)電子領(lǐng)域中將得到大規(guī)模應(yīng)用，前景也將非常廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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[3]孟琰，史健芳. 超寬帶無線通信技術(shù)發(fā)展淺析. 科學(xué)之友.2012（6）.

作者簡介：

李培培 （1990.02-），山東省濟(jì)南市商河縣，碩士研究生，專業(yè)：信息與通信工程。