【正文】 其他設(shè)備免遭 UWB 信號較強的同頻干擾。 UWB 信號發(fā)射的功率譜密度級可達 4 5 6 7 8 9 頻率（ GHz） 功率 HomeRF UWB信號 GPS PCS 微波爐，無繩 電話，藍牙 與傳統(tǒng)無線信號 的重疊 FCC第15部分的功率限制 5 。如圖 11 所示 , UWB 與其他技術(shù)的產(chǎn)品存在同頻和鄰頻干擾問題。 美國 FCC 對于 UWB 的定義為： ? ?HLcff 20%f? ? （或者總帶寬為 500MHz） （ 12） 式中， Hf 、 Lf 分別為功率較峰值功率下降 10dB 時所對應的高端頻率和低端頻率， cf 為載波頻率或中 心頻率。 [1] 什么是 UWB？ UWB 的核心是沖擊無線電技術(shù)，即用持續(xù)時間非常 短（亞納秒級）的脈沖波形來代替?zhèn)鹘y(tǒng)傳輸系統(tǒng)的持續(xù)波形。這一條例的頒布直接促進了基于 UWB 技術(shù)的通信系統(tǒng)的研發(fā)，給短距離高速無線通信系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力。在美國， UWB早期的研究工作主要限制在軍方，大約在 20 世紀 90 年代中期以后，才取消了這種分級限制。 1989 年 ，美國國防部采用“超寬帶”這一術(shù)語之后，才被業(yè)界沿用下來。 1973 年， Sperry 獲得了第一個 UWB 通信技術(shù)的專利。從此，超寬帶技術(shù)有了快速的發(fā)展。其實，概念很簡單，就是使用所謂的沖 擊 響 應 h(t)沖 擊 激勵來表征一個線性時變系統(tǒng)，以取代傳統(tǒng)的頻率 響應 （幅值與相位值相對于頻率值）方法。 3 第 1章 UWB 技術(shù)背景 UWB 技術(shù)的歷史 對超寬帶（ UWB， UltraWideband）無限技術(shù)（簡稱 UWB 技術(shù)）的起源眾說紛紜，從目前的學者研究工作來看大約可以追溯到 20 世紀 50 年代末和 60年代初。 隨著因特網(wǎng)、多媒體和無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們與信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)密不可分，人們對實現(xiàn)高速率、高質(zhì)量 無線多媒體 業(yè)務(wù)的需求越 來 越迫切，便攜式電子設(shè)備與因特網(wǎng)之間的短距離高速無線通信已成為未來通信技術(shù)的重要發(fā)展趨勢之一。自此，此項技術(shù)開始引起業(yè)界廣泛關(guān)注。 （ 3） 信道估計 為了保證系統(tǒng)傳輸可 靠性和功率效率 。 UWB 接收機的研究與開發(fā)需要解決如下的關(guān)鍵技術(shù)： （ 1） 接 收 機技術(shù) UWB 脈沖信號具有天然的多徑分辨能力， 因此可以采用瑞克接收技術(shù)對抗多徑信道引起的時間彌散。 需要分配有效信道給多個用戶以獲得高系統(tǒng)容量，對于高質(zhì)量的通信，這一點必須做到，并且必須保證不導致系統(tǒng)性能的降低 。 UWB 技術(shù)之所以成為無線通信領(lǐng)域關(guān)注的熱點之一，是由 用戶需求和 UWB 技術(shù)的性能特點共同決定的。 UWB 發(fā)出 的 脈沖電波直接按照 0或 1發(fā)送出去。在與其它系統(tǒng)共存時，不僅難產(chǎn)生干擾，而且還有抗其它系統(tǒng)干擾的優(yōu)點。 關(guān)鍵詞 超寬帶無線通信技術(shù)，無線個 人局 域網(wǎng) ，多址技術(shù)， 脈沖調(diào)制 ABSTRACT The core of UWB (ultrawide band) is shock radio technology, the reason that bees the wireless correspondence domain attention the heatpoint, it decided together by the user demand and the UWB technology performance characteristic. Its band width is bigger than all munication band width at present, the resistance to interference is more strong, the transmission speed is higher, satisfies in 10 meters of the wireless individual local area work. This article introduced the UWB development background, and according to the transmission the data from the pulse waveform production, course the channel transmission, finally the route which is received by the receiver has carried on the analysis discussion. And to the UWB receiver essential technology, UWB multi sites technology, UWB standardized advancement and so on which has carried on the elaboration. This article has only analysis to the UWB technology in the wireless individual local area work application, and proposed the UWB technology deficiency and the solution, finally have made the forecast to the UWB technology development and the prospects for development. KEY WORDS Ultrawide band wireless munication, wireless individual local area work, multi sites technology, impulse modulation 目 錄 前 言 ?? ???????????????? ?? ??????????? 1 第 1 章 UWB 技術(shù)背景 ? ???????? ?? ? ???? ???????????? 3 UWB 技術(shù)的歷史 ? ????????? ?? ??? ???? ?????? 3 什么是 UWB ?? ????????????? ?? ??????? 3 UWB 的空間容量 ? ?????????? ??? ? ??? ???? 6 第 2 章 UWB 波形及調(diào)制技術(shù) ? ??????????? ? ????????? 7 超寬帶波形 ? ???????????????? ? ?????? 7 脈沖調(diào)制方式 ? ???????? ? ????????????? 9 多頻帶脈沖調(diào)制 ?? ?????? ?? ???????????? 10 第 3 章 UWB 接收機關(guān)鍵技術(shù) ? ?????? ?? ????????????? 11 Rake 接收機 ???????????? ?? ????????? 11 定時同步技術(shù) ?? ????????? ?? ?????????? 12 信道估計技術(shù) ?? ??????????? ?? ???????? 13 第 4 章 UWB 多址技術(shù) ? ??????????????? ?? ?????? 14 THPPM 多址方式 ? ?????????????? ?? ???? 14 DSCDMA 多址方 式 ? ???????????????? ?? ?? 15 PCTH UWB 多址技術(shù) ? ????????????????? ?? 16 多載波超寬帶多址技術(shù) ?? ?????????????? ?? ? 19 第 5 章 UWB 的標準化進程及其應用 ?? ??????????????? ?? 18 UWB 信號的頻譜管理 ? ???????????????? ?? ? 19 UWB 的應用 ? ???? ?? ??????????????? ?? 21 UWB 的不足與改進 ? ????????????? ?? ????? 26 第 6 章 UWB 的開發(fā)及發(fā)展前景 ? ???????????????? ?? ?? 26 超寬帶天線的發(fā)展 ?? ????????????????? ?? 27 超寬帶芯片設(shè)計 ??? ??????????? ?? ?????? 27 超寬帶商用產(chǎn)品開發(fā) ?? ???????????? ?? ???? 28 6． 4 發(fā)展與應用前景 ? ??????????????? ?? ??? 29 第 7 章 結(jié)論 ?????????????????????? ? ? ???? 29 致謝 ???????????????????????????? ? ??? 30 參考文獻 ??????????????????????????? ? ?? 31 附錄 一 一些主流 WLAN/WPAN 等標準和 UWB 技術(shù)的特點 ??????? ?? ? 32 附錄二 英文資料及其翻譯 ?????????????????????? 33 1 前 言 超寬帶 無線通信技術(shù)（ UWB） 是一種無載波通信技術(shù)， UWB不使用載波，而是使用短的能量脈沖序列，并通過正交頻分調(diào)制或直接排序?qū)⒚}沖擴展到一個頻率范圍內(nèi) 。并對 UWB 接收機關(guān)鍵技術(shù)、 UWB多址技術(shù)、 UWB 的標準化進程等方面進行了論述。 摘 要 UWB（ 超寬帶無線通信技術(shù) ） 的核心是沖擊無線電技術(shù)，它之所以成為無線通信領(lǐng)域關(guān)注的熱點，是由用戶需求和 UWB 技術(shù)的性能特點共同決定的， 其帶寬大于目前所有通信技術(shù)的帶寬， 抗干擾性能強、 傳輸速率高，滿足 10m 之內(nèi)的無線個人局域網(wǎng)。 本文介紹了 UWB 的發(fā)展背景，并 按照傳輸?shù)臄?shù)據(jù)從脈沖信號波形的產(chǎn)生、經(jīng)信道傳輸、最后被接收機接收的路線進行了分析討論。 本文僅對 UWB 技術(shù)在無線個人局域網(wǎng)中的應用進行了分析，并提出了 UWB 技 術(shù)的不足之處和解決方案，最后對 UWB 技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展前景作了展望。 UWB 方式占用帶寬非常寬，且由于頻譜的功率密度極小，它具有通常擴頻通信的特點。 由于 UWB 系統(tǒng)發(fā)射功率譜密度非常低，因而被截獲概率很小，被檢測概率也很低，與窄帶系統(tǒng)相比，有較好的電磁兼容和頻譜利用率。由于只在需要時發(fā)送脈沖電波，因而大大減少了耗電量 。 在基于脈沖的 UWB 系統(tǒng)中，采用瑞克接收機合并多徑信號能量并進行相干檢測 ； 信道估計問題即估計多徑信號的到達時間和幅度 ； 多址方式允許許多用戶同時共享有限的頻譜資源 。 最常見的 THPPM 多址技術(shù)和 DSCDMA 多址技術(shù)等，是進行用戶分離的最佳多址技術(shù)。 （ 2） 同步技術(shù) 沒有精確的同步算法就不能對傳送的數(shù)據(jù)進行可靠的接 收 。 2021 年 2 月，美國聯(lián)邦通信委員會 (FCC)批準限用于軍用雷達的超寬帶 (UWB)技術(shù)可運用于民用產(chǎn)品上， 同年 4月，批準將 和 之間的免授權(quán)頻段分配給 UWB 使用。 UWB 在公共安全、軍事效能、航空安全、醫(yī)療應用以及消費類產(chǎn)品與服務(wù)等諸多領(lǐng)域具有獨特的應用價值和廣闊的市場前景 。 2 UWB 的主要特點是傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低等，有可能成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。那時，研究工作在于通過沖激 響應 特性來描 述某一些微波網(wǎng)絡(luò)的瞬態(tài)行為。特別是，對于 一個 系統(tǒng)的任意 輸入信號 x(t),其輸出信號 y(t)可以唯一地由下列卷積來確定： ? ?( ) ( )y t h u x t u d u?????? （ 11） 然而，實際上直到采樣示波器和亞納秒（基 帶 ）脈沖發(fā)生技術(shù)出現(xiàn)之后，才為這樣的沖擊激勵 提供 了近似方法、觀察和測量方法。 1972 年， Robbins 發(fā)明的敏感短波脈沖接收器取代了笨重的時域示波器，加速了 UWB 系統(tǒng)的開發(fā)。此后，在將近 30 年的時間內(nèi)， UWB 的理論、技術(shù)和許多相關(guān)設(shè)備的研制得到了迅速的發(fā)展，但大約在 1989 年之前，“超寬帶”這一術(shù)語并不常用，各種名稱（如基帶、無載波或脈沖技術(shù)）等均混用。之后，各種專利也相繼被授予，其中包括 UWB 脈沖的產(chǎn)生和接 收 方法，通信、雷達、