超宽带(UWB)无线通信技术
摘要 本文介绍了 UWB 的概念、主要技术特点,并把 UWB 与目前较为广泛使用的
IEEE802.11、Bluetooth 等短距离无线通信技术进行了比较,最后对 UWB 的应用前景进行
了分析与展望。
UWB(Ultra Wide Band,超宽带)是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线
技术。这种原来专属军方使用的技术随着 2002 年 2 月美国联邦通信委员会(FCC)正式批
准民用而备受世人的关注。UWB 具有一系列优良独特的技术特性,是一种极具竞争力的短
距无线传输技术。
1、UWB 的概念
超宽带技术 UWB(Ultra Wideband)是一种无线载波通信技术,即不采用正弦载波,
而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。UWB 是利用纳
秒级窄脉冲发射无线信号的技术,适用于高速、近距离的无线个人通信。按照 FCC 的规定,
从 3.1GHz 到 10.6GHz 之间的 7.5GHz 的带宽频率为 UWB 所使用的频率范围。
从频域来看,超宽带有别于传统的窄带和宽带,它的频带更宽。窄带是指相对带宽
(信号带宽与中心频率之比)小于 1%,相对带宽在 1%到 25%之间的被称为宽带,相对带
宽大于 25%,而且中心频率大于 500MHz 的被称为超宽带。
从时域上讲,超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载
波进行信号调制,而 UWB 是利用起、落点的时域脉冲(几十纳秒)直接实现调制,超宽
带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行,而且以这一过程中所持续的时间
来决定带宽所占据的频率范围。
2、UWB 的主要技术特点
UWB 是一种“特立独行”的无线通信技术,它将会为无线局域网 LAN 和个人局域网
PAN 的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。 UWB 解决
了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,具有对信道衰落不敏感、发射信号
功率谱密度低、被截获的可能性低、系统复杂度低、厘米级的定位精度等优点。
UWB 具有以下特点:
2.1 抗干扰性能强
UWB 采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信
号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原
出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此,与 IEEE 802.11a、IEEE 802.11b 和蓝牙相比,
在同等码速条件下,UWB 具有更强的抗干扰性。
2.2 传输速率高
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