（１．山西省 机 电 设 计 研 究 院， 山 西 太 原 ０３０００９；２． 山 西 省 电 力 公 司 科 技 信 息 部， 山 西 太 原 ０３０００１；３．山西大学 工程学院，山西 太原 ０３００１３）
摘要：介绍了 ＵＷＢ 的发展背景，对 ＵＷＢ 的技术背景和 接 收 机 关 键 技 术 进 行 了 论 述。 介 绍 了 ＵＷＢ 技 术 在 无线个人局域网中的应用，并提出了 ＵＷＢ 技术的不足之处 和 解 决 方 案， 最 后 对 ＵＷＢ 技 术 的 开 发 和 发 展 前 景作了展望。 关键词：超宽带无线通信技术；无线个人局域网；多址技术 中 图 分 类 号 ：ＴＮ９１５．１４２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
定使用的频谱限界。图２中分为室内使用和室外使用 两部分，其中的主要区别是：室外的带外部分具有较 高 的功率衰落程度，其目的就是要保护现有频段或相邻频 段及其他设备免遭 ＵＷＢ信号较强的同频干扰。
图１ ＵＷＢ 频谱与其他无线信号频谱的关系
图２ ＦＣＣ 对 ＵＷＢ 通信与测量系统的限界规定
２ ＵＷＢ 接收机关键技术
Ｒａｋｅ 接收机的结构框图如图３所示。
图 ３ Ｒａｋｅ接 收 机 结 构 框 图
２．２ 定 时 同 步 技 术 目前 ＵＷＢ 系统 的 定 时 同 步 方 法 分 为 两 大 类：①
数据辅助的定时同步，该 方 法 借 助 于 事 先 设 计 的 导 符 号训练序列进行定时 捕 获 和 跟 踪，采 用 的 训 练 序 列 有 Ｍ 序列、Ｇｏｌｄ序列、巴克码等，这类同步方法的优点是 捕 获 速 度 快 、跟 踪 精 度 高 ，但 在 系 统 带 宽 效 率 和 功 率 效 率上 付 出 的 代 价 较 大；② 盲 定 时 同 步 （Ｎｏｎ－ｄａｔａ Ａｉｄｅｄ），该方法借助于 超 宽 带 信 号 内 在 的 循 环 平 稳 特 征 进 行 定 时 捕 获 和 跟 踪 ，不 使 用 任 何 预 知 的 训 练 符 号 ， 这种方法在系统带宽效率上高于数据辅助的同步方 法 ，但 捕 获 速 度 和 同 步 性 能 有 所 下 降 ，盲 同 步 方 法 结 合 串 行 搜 索 比 较 适 合 于 低 成 本 、低 功 耗 的 低 速 网 络 。 ２．３ 信 道 估 计 技 术
０ 引 言
２００２年２ 月，美国联邦通信委员会（ＦＣＣ）批准限
用于军用雷达 的 超 宽 带 （ＵＷＢ）技 术 可 运 用 于 民 用 产
品 上 ，同 年４ 月 ，批 准 将３．１ＧＨｚ和１０．６ＧＨｚ之 间 的
免授权频段分 配 给 ＵＷＢ 使 用。 自 此，此 项 技 术 开 始
引起业界广泛关 注。ＵＷＢ 在 公 共 安 全、军 事 效 能、航
当信道为频率选 择 性 衰 落 信 道 时，对 于 发 信 号 的 宽带特性，收信号ｒ（ｔ）具 有 内 在 的 多 径 分 集。 在 此 情 况下，Ｒａｋｅ接收机 可 利 用 分 集 技 术，从 可 分 辨 的 多 径 信 号 中 构 筑 合 并 的 脉 冲 波 形 ，以 提 高 传 输 特 性 。
之后的特性来看，信 号 所 占 的 带 宽 远 远 大 于 信 息 本 身
的带宽。美国 ＦＣＣ 对于 ＵＷＢ 的定义为：
（ｆＨ －ｆＬ ｆｃ
） ＞２０％
。
…………………………
（１）
其中：ｆＨ 、ｆＬ 分别为功率较峰值功率下降１０ｄＢ 时所对
应的高端频率和低端频率；ｆｃ 为载波频率或中心频率。
ＦＣＣ 规 定 ＵＷＢ 工 作 频 谱 位 于 ３．１ ＧＨｚ～１０．６
櫜 山西省自然科学基金项目 （２０１１０１１０１４－３） 收 稿 日 期 ：２０１２－０９－２０； 修 回 日 期 ：２０１２－１０－１１ 作者简介：申若虹 （１９６２－），男，山西长治人，高级工程师，本科，主要从事机电一体化方面的研究开发工作。
２０１２ 年 第 ６ 期 申 若 虹 ，等 ：超 宽 带 无 线 通 信 技 术 及 应 用
信道估计问题是 ＵＷＢ 接收技术中的关键问题之 一。在基于脉冲的 ＵＷＢ 系统中，采用 Ｒａｋｅ接收机合 并多径信号能量并进 行 相 干 检 测，信 道 估 计 问 题 即 估 计多径 信 号 的 到 达 时 间 和 幅 度。 在 基 于 ＯＦＤＭ 的 ＵＷＢ 系统中，接 收 机 根 据 信 道 频 域 响 应 对 每 个 子 信 道进行频域均衡后进 行 相 干 检 测，信 道 估 计 问 题 即 估 计信道频域响应。
第 ６ 期 （总 第 １７５ 期 ） ２０１２ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１２）０６－０２０６－０３
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
超宽带无线通信技术及应用櫜
申 若 虹１， 谢 江 宏２， 李 雪 梅３
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超宽带的信号传 输 受 到 大 尺 度 路 径 损 耗、阴 影 效 应、小尺度多径衰落 等 因 素 的 影 响，因 此，到 达 接 收 机 的 信 号 波 形 存 在 严 重 的 失 真 ；同 时 ，信 号 还 可 能 受 到 多 址干扰、窄带干扰 和 背 景 噪 声 的 影 响。 因 此，ＵＷＢ 的 研 究 与 开 发 需 要 解 决 如 下 关 键 技 术 ：接 收 机 技 术 、同 步 技术和信道估计。 ２．１ Ｒａｋｅ接 收 机
ＧＨｚ。如图１所示，ＵＷＢ 与 其 他 技 术 的 产 品 存 在 同
频和邻频干扰问题。为了必 须 对 ＵＷＢ 设 备 的 发 射 功
率进行 限 制。ＵＷＢ 信 号 发 射 的 功 率 谱 密 度 级 可 达
－４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ。图２为 ＦＣＣ 条例第 １５ 部分所规
空安全、医疗应用以 及 消 费 类 产 品 与 服 务 等 诸 多 领 域
具有独特的应用价值和广阔的市场前景。
１ ＵＷＢ 技术
超宽带（ＵＷＢ，Ｕｌｔｒａ－Ｗｉｄｅｂａｎｄ）的 核 心 是 冲 击 无
线电技术，即用持续时 间 非 常 短 （亚 纳 秒 级）的 脉 冲 波
形来代替传统传输系统的持续波形。从经傅里叶变换