超寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)(UWB)

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)是一種以極低功率在短距離內高速傳輸數據的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。這種原來(lái)專(zhuān)屬軍方使用的技術(shù)隨著(zhù)2002年2月美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)正式批準民用而備受世人的關(guān)注。UWB具有一系列優(yōu)良獨特的技術(shù)特性，是一種極具競爭力的短距無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)。 


概念 
超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)是一種無(wú)線(xiàn)載波通信技術(shù)。即不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB是利用納秒級窄脈沖發(fā)射無(wú)線(xiàn)信號的技術(shù)，適用于高速、近距離的無(wú)線(xiàn)個(gè)人通信。按照FCC的規定，從3.1GHz到10.6GHz之間的7.5GHz的帶寬頻率為UWB所使用的頻率范圍。 

從頻域來(lái)看，超寬帶有別于傳統的窄帶和寬帶，它的頻帶更寬。窄帶是指相對帶寬(信號帶寬與中心頻率之比)小于1％，相對帶寬在1％到25％之間的被稱(chēng)為寬帶，相對帶寬大于25％。而且中心頻率大于500MHz的被稱(chēng)為超寬帶。從時(shí)域上講，超寬帶系統有別于傳統的通信系統。一般的通信系統是通過(guò)發(fā)送射頻載波進(jìn)行信號調制。而UWB是利用起、落點(diǎn)的時(shí)域脈沖(幾十納秒)直接實(shí)現調制，超寬帶的傳輸把調制信息過(guò)程放在一個(gè)非常寬的頻帶上進(jìn)行。而且以這一過(guò)程中所持續的時(shí)間，來(lái)決定帶寬所占據的頻率范圍。 

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)主要技術(shù)特點(diǎn) 
UWB是一種“特立獨行”的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，它將會(huì )為無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)LAN和個(gè)人局域網(wǎng)PAN的接口卡和接人技術(shù)帶來(lái)低功耗、高帶寬并且相對簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。UWB解決了困擾傳統無(wú)線(xiàn)技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、被截獲的可能性低、系統復雜度低、厘米級的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。UWB具有以下特點(diǎn)： 

1 抗干擾性能強 

UWB采用跳時(shí)擴頻信號，系統具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線(xiàn)電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產(chǎn)生的噪聲。接收時(shí)將信號能量還原出來(lái)，在解擴過(guò)程中產(chǎn)生擴頻增益。因此。與IEEE 802.1la、IEEE 802.1lb和藍牙相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強的抗干擾性。 

2 傳輸速率高 

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s。有望高于藍牙100倍，也可以高于IEEE 802.1la和IEEE802.1lb。 

3 帶寬極寬 

UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾個(gè)GHz。超寬帶系統容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統同時(shí)工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天。開(kāi)辟了一種新的時(shí)域無(wú)線(xiàn)電資源。 

4 消耗電能小 

通常情況下。無(wú)線(xiàn)通信系統在通信時(shí)需要連續發(fā)射載波，因此，要消耗一定電能。而UWB不使用載波。只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按O和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能小。 

5 保密性好 

UWB保密性表現在兩方面：一方面是采用跳時(shí)擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數據；另一方面是系統的發(fā)射功率譜密度極低。用傳統的接收機無(wú)法接收。 

6 發(fā)送功率非常小 

UWB系統發(fā)射功率非常小，通信設備可以用小于1mw的發(fā)射功率就能實(shí)現通信。低發(fā)射功率大大延長(cháng)系統電源工作時(shí)間。況且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對人體的影響也會(huì )很小。這樣，UWB的應用面就廣。 

UWB應用前景 
UWB技術(shù)具有系統復雜度低。發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線(xiàn)接入，非常適于建立一個(gè)高效的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(W AN)或無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。UWB最具特色的應用將是視頻消費娛樂(lè )方面的無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無(wú)線(xiàn)通信的需求?，F有的無(wú)線(xiàn)通信方式，802．1lb和藍牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數據；54 Mb/s速率的802.1la標準可以處理視頻數據，但費用昂貴。而UWB有可能在10m 范圍內。支持高達110 Mb/s的數據傳輸率，不需要壓縮數據，可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟地完成視頻數據處理。 

超寬帶系統同時(shí)具有無(wú)線(xiàn)通信和定位的功能，可方便地應用于智能交通系統中，為車(chē)輛防撞、電子牌照、電子駕照、智能收費、車(chē)內智能網(wǎng)絡(luò )、測速、監視、分布式信息站等提供高性能、低成本的解決方案。UWB也可應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統中，諸如軍事、公安、消防、醫療、救援、測量、勘探和科研等領(lǐng)域，用做隱秘安全通信、救援應急通信、精確測距和定位、透地探測雷達、墻內和穿墻成像、監視和入侵檢測、醫用成像、貯藏罐內容探測等。UWB還可應用于傳感器網(wǎng)絡(luò )和智能環(huán)境，這種環(huán)境包括生活環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、辦公環(huán)境等。主要用于對各種對象(人和物)進(jìn)行檢測、識別、控制和通信。 

當然，UWB未來(lái)的前途還要取決于各種無(wú)線(xiàn)方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶(hù)使用習慣和市場(chǎng)成熟度等多方面的因素。  

 

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