超寬帶無線通信技術(shù)(UWB)

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)是一種以極低功率在短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)的無線技術(shù)。這種原來專屬軍方使用的技術(shù)隨著2002年2月美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)正式批準(zhǔn)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線傳輸技術(shù)。 


概念 
超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)是一種無線載波通信技術(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(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB是利用納秒級窄脈沖發(fā)射無線信號的技術(shù)，適用于高速、近距離的無線個人通信。按照FCC的規(guī)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。 

從頻域來看，超寬帶有別于傳統(tǒng)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％之間的被稱為寬帶，相對帶寬大于25％。而且中心頻率大于500MHz的被稱為超寬帶。從時域上講，超寬帶系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)。一般的通信系統(tǒng)是通過發(fā)送射頻載波進(jìn)行信號調(diào)制。而UWB是利用起、落點的時域脈沖(幾十納秒)直接實現(xiàn)調(diào)制，超寬帶的傳輸把調(diào)制信息過程放在一個非常寬的頻帶上進(jìn)行。而且以這一過程中所持續(xù)的時間，來決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。 

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)主要技術(shù)特點 
UWB是一種“特立獨行”的無線通信技術(shù)，它將會為無線局域網(wǎng)LAN和個人局域網(wǎng)PAN的接口卡和接人技術(shù)帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術(shù)。UWB解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(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(tǒng)復(fù)雜度低、厘米級的定位精度等優(yōu)點。UWB具有以下特點： 

1 抗干擾性能強(qiáng) 

UWB采用跳時擴(kuò)頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時將微弱的無線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(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。因此。與IEEE 802.1la、IEEE 802.1lb和藍(lán)牙相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。 

2 傳輸速率高 

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s。有望高于藍(lán)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(dá)幾個GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天。開辟了一種新的時域無線電資源。 

4 消耗電能小 

通常情況下。無線通信系統(tǒng)在通信時需要連續(xù)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(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低。用傳統(tǒng)的接收機(jī)無法接收。 

6 發(fā)送功率非常小 

UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mw的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工作時間。況且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對人體的影響也會很小。這樣，UWB的應(yīng)用面就廣。 

UWB應(yīng)用前景 
UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)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，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網(wǎng)(W AN)或無線個域網(wǎng)(WPAN)。UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)(PAN)。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線通信的需求。現(xiàn)有的無線通信方式，802．1lb和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)；54 Mb/s速率的802.1la標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費用昂貴。而UWB有可能在10m 范圍內(nèi)。支持高達(dá)110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻數(shù)據(jù)處理。 

超寬帶系統(tǒng)同時具有無線通信和定位的功能，可方便地應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，為車輛防撞、電子牌照、電子駕照、智能收費、車內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)、測速、監(jiān)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(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中，諸如軍事、公安、消防、醫(yī)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(yīng)急通信、精確測距和定位、透地探測雷達(dá)、墻內(nèi)和穿墻成像、監(jiān)視和入侵檢測、醫(yī)用成像、貯藏罐內(nèi)容探測等。UWB還可應(yīng)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(dāng)然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場成熟度等多方面的因素。  

 

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