超宽带无线通信技术发展现状
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2020-03-04
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超宽带无线通信技术发展现状
超宽带通信（UWB）是近年来通信领域兴起的一种无线互连技术。UWB 具有高数据
率、低功耗、结构简单和价格低廉等特点，为无线通信的发展开辟了新的机遇。同时，由
于其占用极宽的带宽，与其他通信系统共享频段，给干扰、兼容等相关领域的研究也带来
了一定的挑战。
一、UWB 技术特点
UWB（Ultra Wide Band）是在较大的带宽上实现速率为 100Mbps~1Gbps 传输的技术。
根据香农理论，无线信道的容量是与其占用的信道带宽成正比的，UWB 能实现很高的数据
率，是由于其占用很大的带宽。根据美国 FCC 对 UWB 技术的定义，相对带宽大于 0.2 或
带宽超过 500MHz 的系统都可看作 UWB 系统，并分配 3.1-10.6GHz 频段作为 UWB 系统可
使用的频段，在该频段内，UWB 设备的发射功率需低于-41.3dBm/MHz，以便与其他无线
通信系统共存。UWB 在 10m 以内的范围实现无线传输，是应用于无线个域网（WPAN）
的一种近距离无线通信技术。
众所周知，IEEE 802.15.3a 从 2003 年开始对 UWB 的技术方案进行标准化。在 UWB 物
理层技术实现中，存在两种主流的技术方案：基于正交频分复用（ OFDM）技术的多频带
OFDM （MB-OFDM）方案 、基于 CDMA 技术 的 直接序列 CDMA（DS-CDMA ）方案。
CDMA 技术广泛应用于 2G 和 3G 移动通信系统，在 UWB 系统中使用的 CDMA 技术与在
传统通信系统中使用的 CDMA 技术没有本质的区别，只是使用了很高的码片速率，以获得
符合 UWB 技术标准的超宽带宽。OFDM 则是应用于 E3G、B3G 的核心技术，具有频谱效
率高、抗多径干扰和抗窄带干扰能力强等优点。
直接序列扩频超宽带技术（DS-UWB）主要是由飞思卡尔（Freescale）半导体公司支
持的方案。MB-OFDM 方案则是由 WiMEDIa 联盟支持的。两种标准一直以来都处于激烈
争论中，评价 DS-CDMA 和 MB-OFDM 在技术层面上孰优孰劣，对方案的最终妥协是无益
的。在 IEEE 802.15.3a 内部虽然经过多次投票表决，始终无法淘汰其中一种标准，取得统
一。最终在 2006 年 1 月份召开的 IEEE 802 会议上，802.15.3a 经过投票，解散了该任务组，
UWB 在 IEEE 的标准化进程被终止。
UWB 的 MAC 层协议支持分布式网络拓扑结构和资源管理，不需要中心控制器，即支
持 Ad-hoc 或 mesh 组网，支持同步和异步业务、支持低成本的设备实现以及多个等级的节
电 模 式 。协 议 规 定 网 络 以 piconet 为 基 本 单 元 ， 其中 的 主 设备 被 称 为 piconet 协 调者
（PNC）。 PNC 负责提供同步时钟、QoS 控制、省电模式和接入控制。作为一个 Ad Hoc
网络，piconet 只有在需要通信时才存在，通信结束，网络也随之消失。网内的其他设备为
从设备。WPAN 网络的数据交换在 WPAN 设备之间直接进行，但网络的控制信息由 PNC
发出。
二、WiMEDIA
像大家熟知的 Wi-Fi、WiMAX 联盟一样，WiMedia 联盟的重要使命就是建立 WPAN 认
证流程和规范，进行认证以确保设备的互操作性，推动 UWB 技术在全球范围的应用。
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