【正文】 另外，還需要 7～ 10 米的距離實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的傳輸。然而，家庭無(wú)線通信網(wǎng)有一些特殊的要求。 更重要的是， UWB 通信又被稱為是無(wú)載波的基帶通信， UWB 通信系統(tǒng)幾乎實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，所需要的射頻和微波器件很少，這樣可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低成本。這使得 UWB 在通過(guò)縮小脈沖寬度的同時(shí)提高帶寬。而利用不同 SS 序列之間的正交性，通過(guò)同時(shí)傳輸多路多 11 脈沖調(diào)制的信號(hào)來(lái)提高系統(tǒng)的通信速率的碼分復(fù)用 (Code Divison Multiplexing，CDM)技術(shù)也被用于 UWB。在第二步中，根據(jù)需要傳輸?shù)男畔⒈忍兀?PAM同時(shí)改變每組脈沖的幅度， PPM 同時(shí)調(diào)節(jié)每組脈沖的時(shí)間位置， BPM 同時(shí)改變每組脈沖的極性。也可以用多個(gè)脈沖傳遞相同的信息，即多脈沖調(diào)制。圖 21，示出超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，民用商品中，一般要求 UWB 信號(hào)的傳輸范圍為 10m 以內(nèi)，其傳輸速率可達(dá)到500Mbit/s 以 上。在發(fā)射方面，脈沖信號(hào)的形狀，脈沖寬度，以及調(diào)制方式，都會(huì)影響到最后發(fā)出信號(hào)的品質(zhì) 。 除了在軍用方面有較大的應(yīng)用外，超寬帶無(wú)線通信在民用領(lǐng)域也具有巨大的市場(chǎng)。美國(guó) TimeDomain 公司是該技術(shù)領(lǐng)域的前沿，它已經(jīng)研制出 UWB 通信原型樣機(jī)，并建立了幾個(gè)原型系統(tǒng) 。從此，超寬帶技術(shù)、特別是超寬帶無(wú)線通信開始受到比較廣泛的關(guān)注。 1972 年，一種高靈敏的短脈沖接收設(shè)備研制成功，進(jìn)一步加速了 UWB技術(shù)的研究進(jìn)展。 STMicro、 Thales 集團(tuán)和摩托羅拉等 10 家公司和團(tuán)體則成立了UCAN 組織，利用 UWB 達(dá)成 PWAN 的技術(shù)，包括實(shí)體層、 MAC 層、路由與硬件技術(shù)等。目前，這兩個(gè)陣營(yíng)均表示將單獨(dú)推動(dòng)各自的技術(shù)。 如前所述，現(xiàn)代意義上的超寬帶 UWB 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)， 又稱脈沖無(wú)線電( IR ， Impulse Radio) 技術(shù)， 出現(xiàn)于 1960 年代， 當(dāng)時(shí)主要研究受時(shí)域脈沖響應(yīng)控制的微波網(wǎng)絡(luò)的瞬態(tài)動(dòng)作。 4 由于超寬帶無(wú)線電發(fā)射的是持續(xù)時(shí)間極短的單周期脈沖且占空比極低，多徑信號(hào)在時(shí)間上是可分離的。 (3)功耗低 ： UWB 系統(tǒng)使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，一般在 0. 20ns～ 1. 5ns 之間，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低，在高速通信時(shí)系統(tǒng)的耗電量?jī)H為幾百 μW～幾十 mW。窄帶是指相對(duì)帶寬 (信號(hào)帶寬與中心頻率之比 ) 小于 1% ， 相對(duì)帶寬在 1% 到 25% 之間的被稱為寬帶， 相對(duì)帶寬大于 25% ， 而且 中心頻率大于 500MHz 的被稱為超寬帶 。脈沖的發(fā)送時(shí)間是 根據(jù)一種復(fù)雜的編碼而改變的，脈沖本身可以代表數(shù)字通信中的 0，也可以代表 1。傳統(tǒng)的 “窄帶 ”和 “寬帶 ”都是采用無(wú)線電頻率 (RF)載波來(lái)傳送信號(hào)，頻率范圍從基帶到系統(tǒng)被允許使用的實(shí)際載波頻率。超寬帶技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無(wú)線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，它開發(fā)了一個(gè)具有對(duì)信道衰落不敏感 。此后， UWB 技術(shù)不斷得到發(fā)展，到 70 年代，有關(guān) UWB 在通信和雷達(dá)應(yīng)用中的全部體系概念都已經(jīng)建立起來(lái)，但對(duì) UWB 這個(gè)名稱的真正引入還是在上世紀(jì) 80 年代。 UWB 還 具有多徑分辨能力強(qiáng)、定位精確等特點(diǎn)。在接收端，不需要中頻處理。從傳輸帶寬看，按照美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì) FCC 的定義：信號(hào)帶寬大于 或者信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于 25%的為超寬帶。其傳輸距離通常在10m 以內(nèi)，使用 1GHz 以上帶寬，通信速度可以達(dá)到幾百 Mbit/s 以上。然而，這些脈沖的頻 域 非常寬，可覆蓋數(shù) Hz～數(shù) GHz。在高速通信時(shí)，系統(tǒng)的耗電量?jī)H為幾 百 μW～幾十 mW。 Sons, Inc., 2020 [7] 呂海寰 ,蔡劍銘 ,甘仲民等 .衛(wèi)星通信系統(tǒng) [M].北京 :人民郵電出版社 . 1994,4 [8] 石昌賢 ,徐大雄 ,杜軍 .FATMA－時(shí)頻多址協(xié)議及其性能分析 [J].通信學(xué)報(bào) . 1996， 6 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能□ 不能□ 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)： 能□ 不能□ 審題小組組長(zhǎng)（簽字） 年 月 日 畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要 超寬帶（ UWB）原先是為美國(guó)軍方開發(fā)的技術(shù)，它是一個(gè)無(wú)需特殊權(quán)限即可使用的通信系統(tǒng)，主管信息通信領(lǐng)域的聯(lián)邦通信委員會(huì)（ FCC）已經(jīng)準(zhǔn)許其進(jìn)入民用。實(shí)現(xiàn)WPAN)的技術(shù)有藍(lán)牙 （ Bluetooth） 技術(shù)、 IrDA （ Infrared Data Association ） , Home RF 以及超寬帶技術(shù)。 雖然超寬帶的描述并不詳細(xì)，它確實(shí)有助于將這項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)的 “窄帶 ”系統(tǒng)分隔開，或者是更新的主要是指文獻(xiàn)中描述的未來(lái) 3G 蜂窩技術(shù)的 “寬帶 ”系統(tǒng)。當(dāng) 前的無(wú)線通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(xù)的電波，形象地說(shuō)，這種電波就像是一個(gè)人拿著水管澆灌草坪時(shí)，水管中的水隨著人手的上下移動(dòng)形成的連續(xù)的水流波動(dòng)。相信這一超寬帶技術(shù)，不僅為低端用戶所喜愛，而且在一些高端技術(shù)領(lǐng)域，如雷達(dá)跟蹤、精確 定位和無(wú)線通信方面具有廣闊的前景。 UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器，因此， UWB 允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。因此， UWB 設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上，相對(duì)于傳統(tǒng)無(wú)線設(shè)備有著很大的優(yōu)越性。大量的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá) 10～ 30 dB 的多徑環(huán)境， 對(duì)超寬帶無(wú)線電信號(hào)的衰落最多不到 5 dB。美國(guó)國(guó)防部在 1989 年首次使用了 超帶寬 這一術(shù)語(yǔ)。在今年 5 月中旬由 工作組主持召開的標(biāo)準(zhǔn)大討論 會(huì)議上對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行投票選舉 UWB 標(biāo)準(zhǔn)， MBOA 獲得 60%的支持， DSUWB 獲取 40%的支持，兩者都沒(méi)有達(dá)到成為標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到 75%選票的要求。多個(gè)研究機(jī)構(gòu)可在不經(jīng)過(guò)核準(zhǔn)的情況下，先行從事研究。 1978 年， B en 和 Ross 總結(jié)了所有知道的產(chǎn)生脈沖的方法，從那時(shí)起在各種會(huì)議上就有很多關(guān)于 UWB 的會(huì)議。斯坦福大學(xué)的研究人員建立了 UWB 試驗(yàn)裝置，測(cè)試他對(duì) CPS 的干擾。目前我國(guó)關(guān)于 UWB的研究主要圍繞于光導(dǎo)開關(guān)脈沖源以及它在大功率輻射中的應(yīng)用研究。為了滿足低廉的寬帶 Inter 無(wú)線接入和寬帶多媒體業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需要，另一個(gè)主要的研究方向是建立短距離的高速連接和高速無(wú)線個(gè)域網(wǎng) (WPAN)。一個(gè)通信系統(tǒng)一般都是基于采用多用戶接入方式的，系統(tǒng)中存在多個(gè)用戶，這樣就存在著多個(gè)信號(hào)，為了對(duì)各個(gè)信號(hào)進(jìn)行區(qū)別，還要選擇適當(dāng)?shù)亩嘀贩绞?。民用?UWB 設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動(dòng)電話功率的 1/100 左右，是藍(lán)牙設(shè)備功率的 1/20 左右。包含從低頻到GHz 頻率的連續(xù)帶寬。 因此，多脈沖調(diào)制的過(guò)程可以分成兩步： 第一步是進(jìn)行每組脈沖內(nèi)對(duì)單個(gè)脈沖的調(diào)制。二者的區(qū)別是采用匹配濾波器的單用戶檢測(cè)情況下， TH/ 的性能 要優(yōu)于 TH SS PPM。 表 21 UWB與其它短距離無(wú)線通信的比較 12 第三 章 超寬帶技術(shù)的應(yīng)用 技術(shù)優(yōu)勢(shì) (1)傳輸速率高理論上，一個(gè)寬度趨于 0 的脈沖具有無(wú)限的帶寬，因此， UWB即使把發(fā)送信號(hào)功率譜密度控制得很低，仍可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 100Mbit/s500Mbit/s 的傳輸速率。在短距離應(yīng)用中， UWB 發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率通常低于 1mw(這也是 FCC 為了避免對(duì)其它設(shè)備造成干擾而對(duì) UWB 做出的技術(shù)指標(biāo)要求 )。另外，還有學(xué)者認(rèn)為，盡管 UWB 系統(tǒng)發(fā)射的平均功率很低，但是，由于其脈沖持續(xù)時(shí)間很短，瞬時(shí)功率峰值可能會(huì)很大，這甚至?xí)绊懙矫窈降仍S多系統(tǒng)的正常工作。市 場(chǎng)調(diào)查表明，如果無(wú)線產(chǎn)品的價(jià)格比同類有線產(chǎn)品的價(jià)格高出 30%，將很難被眾多的消費(fèi)者所接受。 UWB 有望滿足家庭消費(fèi)者的其它重要需求。 無(wú)繩 USB 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字家庭的打印機(jī)共享、無(wú)線鼠標(biāo)、鍵盤連接，掃描儀的數(shù)據(jù)傳輸，移動(dòng)硬盤的無(wú)線接入， DV 數(shù)據(jù)傳送等 應(yīng)用，是數(shù)字家庭標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)接入的接口。另一方面來(lái)講，組成每個(gè)信 號(hào)的脈沖數(shù)越多，發(fā)射信號(hào)速率越高，而接收機(jī)處的誤碼率越低，這說(shuō)明信號(hào)速 率是影響系統(tǒng)性能的主要因素之一。文中接收機(jī)處的判決采用的是軟判決，接下來(lái)可以對(duì)在硬判決的情況下系統(tǒng) 的性能及其干擾情況進(jìn)行仿真，以便選擇合適的判決方式。