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超宽带（UWB）无线传输技术分析及应用刘岚1，张建琼 2 ，宫兆隆 3武汉理工大学,(430070)zhangjianqiong619@摘要：超宽带无线传输技术（UWB），以其高性能低功耗和低成本等优点成为实现数字家庭网倍受关注的技术之一。
本文就超宽带无线通信技术的信号模型，特点，收发机模型，标准的制定，以及该技术应用前景和实现所面临的困难做了简要的分析和阐述。
关键词：UWB（超宽带），PAN（个人区域网）,MBOA，DS-CDMA1. 引言随着短距离无线通信技术的发展，近几年无线通信界提出个人局域网（ Personal Area Network 简称为 PAN ）的概念, PAN 的核心思想是利用新的无线传输技术代替原有的有线传输技术，实现个人通信终端设备的智能化连接，组成个人化办公室或家庭信息网络。
目前已提出的技术有BlueTooth,IEEE802.11a, IrDA( Infrared Data Association) HomeRF以及超宽带无线传输技术（UWB），其中UWB以其功耗低、传输速率高、抗干扰等优点成为实现PAN中最具竞争利力的技术之一。
2. 超宽带无线传输技术2.1 UWB的起源和概念现代意义上的超宽带数据传输技术，又称脉冲无线电（IR Impulse Radio）技术, 其历史可以追溯到1942年De Rosa提交的随机脉冲系统的专利。
70年代得到重新发展，其中多数集中应用于军事上的雷达和低截获率/低侦测率的通信系统。
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“超宽带”这一术语。
自1998年起，美国联邦通信委员会（FCC）对超宽带无线社设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，2002年2月FCC准许UWB技术进入民用领域。
FCC定义，信号带宽大于500HZ，或带宽与中心频率之比大于25％的带宽为超宽带。
UWB(定位技术)超宽带无线通信技术一、UWB调制技术超宽带无线通信技术（UWB）是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。
它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。
传统通信方式使用的是连续波信号，即本地振荡器产生连续的高频载波，需要传送信息通过例如调幅，调频等方式加载于载波之上，通过天线进行发送。
现在的无线广播，4G通信，WIFI等都是采用该方式进行无线通信。
下图是一个使用调幅方式传递语音信号的的连续波信号产生示意图。
图1 连续波调幅信号而脉冲超宽带IR-UWB(Impluse Radio Ultra Wideband)信号，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲，便可通过天线进行发送。
需要传送信息可以通过改变脉冲的幅度，时间，相位进行加载，进而实现信息传输。
下图是使用相位调制方式传输二进制归零码的IR-UWB信号产生示意图。
图2 IR-UWB调相信号从频域上看，连续波信号将能量集中于一个窄频率内，而UWB信号带宽很大，同时在每个频点上功率很低，如图3所示。
图3 IR-UWB信号频谱在无线定位中，使用IR-UWB信号相对于窄带信号的主要优势为，IR-UWB信号能准确分立无线传输中的首达信号和多径反射信号，而窄带信号不具备该能力。
主要有三种应用：成像、通信与测量和车载雷达系统，再宏观一点，可以分为定位、通信和成像三种场景。
·通信：因为大带宽，所以UWB一度被认为是USB数据传输的无线替代方案，蓝牙的问题是传输速度太慢。
UWB还常用于军用保密通信，这主要也是因为UWB脉冲的能量很低，很容易低于噪声门限，不容易被其它无线电系统监听到。
UWB通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能实现数百Mbit/s至2Gbit/s 的数据传输速率。
而且具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、空间容量大、能精确定位等诸多优点，可以说是个超级“潜力股”，很有可能在将来成为家庭主用的无线传输技术。
超宽带无线通信系统关键技术及应用摘要:超宽带技术是目前正被广泛研究的一种新兴无线通信技术。
本文重点介绍了超宽带无线通信系统中物理层及上层的关键技术,并详细描述了超宽带技术在军事应用、智能交通以及智能家居领域中的应用前景。
关键词:超宽带信道建模定时同步Rake接收信道估计1 引言近年来,超宽带(Ultra-wideband,UWB)技术开始用于民用高速、定位和近距离无线通信等领域,并取得了较快发展。
UWB技术具有许多优点:传输速率高、系统容量大、抗多径能力强、功耗低、成本低。
然而,UWB系统中许多基本问题尚未解决。
物理层关键技术的研究引起了国内外学者的极大兴趣。
UWB信道严重的频率选择性衰落特征和系统的低辐射功率限制对接收机设计提出严峻的挑战。
为优化接收机设计,必须对定时同步、信道估计、接收机结构等若干关键技术进行深入研究。
2 超宽带无线通信系统关键技术2.1 信道建模为进行正确的系统设计,理解并量化多径传播的影响,建立可靠的、可以捕捉到信道特性的模型是重要的,它是UWB通信系统设计和研究的基础。
IEEE工作组的目标就是选择正确的模型用于描述UWB 传播信道,以对传输方案性能进行评估。
其中,IEEE 802.15.3a工作组主要考虑短程高速无线个域网通信环境,而无线传感网低廉低功耗网络应用技术标准则由IEEE802.15.4a工作组负责。
与稳定可观测的有线信道不同,无线信道随机且不易分析,该模型的获取一直是无线系统设计中比较棘手的问题。
目前,关于UWB信道的测量方法已有很多[1]:直接UWB脉冲探测法;扫频测量法;射线跟踪法等。
2.2 定时同步定时同步是通信系统中至关重要的问题。
在UWB系统中,由于信号持续时间非常短,且信号功率很低,使同步捕获和跟踪变得相当困难。
UWB信道的密集多径特征进一步增加了定时同步的复杂性。
目前提出的UWB系统定时同步方法可以分为数据辅助定时同步和盲定时同步[2]。
2.3 Rake接收机克服多径影响的方法之一就是利用Rake接收机,也即匹配每一条路径进行时间分集,把输出的结果按某种准则合并,形成一个充分统计量进行判决,这样可以极大地减弱多径的影响。
归纳而讲,总控采用智能化的监控软件对总控音频设备进行参数设置、调整,能集中监看通道中各设备的工作状态,并提供提示和报警。
但要注意无论怎样先进的设备都是由人来操作执行的,维护人员的基本素质和业务能力是设备管理维护的重要决定因素,安全可靠的系统设计提高了广播中心的安全性,恰当的技术措施也很重要。
我们现在的技术人员都是由原来操作处理传统设备的人员组成的,习惯用陈旧的观念和手段完成值班和维护工作,针对这一现状,大家认真分析了各种可能发生的问题,对不同的故障,从现象到故障点分析判断,到最后的操作列出详细的清单,以图示标明跳线位置,并将这些资料放在控制台上。
▲(收稿日期:2005-10-27)文章编号:1006-5628(2005)12-0015-02《西部广播电视》2005年第12期超宽带(UW B)通信技术的特点及其应用周薛雪(四川大学数学学院 四川 成都 610064)摘 要:超宽带(UW B)通信技术是近来研究的热点,本文具体介绍了UW B的概念及特点,并简单介绍了它在一些领域的应用。
关键词:超宽带(UW B) 无线通信技术中图分类号:T N91414 文献标识码:B1 引言超宽带其实有着悠久的发展历史,可以追述到一百年前波波夫、马可尼发明越洋无线电报的时代。
现代意义上的超宽带UW B(UltraWide Band)出现于上世纪90年代,但是它的应用仅仅局限于军事、灾害救援等方面。
直到1989年美国国防部高级研究计划署(DARPA)才首先采用了超宽带这一术语,并对它的定义做了明确的规定:若信号在-20dB处的绝对带宽大于115G H z或相对带宽大于25%,则该信号为超宽带信号。
到了2002年2月14日,这项无线技术首次获得了美国联邦通信委员会(FCC)的批准用于民用通信,从而引起了世界各国的广泛关注。
2 超宽带(UWB)的技术特点1)系统容量大。
根据Shannon信道容量公式,在高斯信道中,系统无差错传输速率的上限为:C=B×log2(1+SNR)其中B为信道带宽,SNR为信噪比。
