由于超宽带无线电发射的是持续时间极短的单周期脉冲且占空 比极低，多径信号在时间上是可分离的。因此适合室内等复杂环 境下的高速传输。大量的实验表明，对常规无线电信号多径衰落 深达10～ 30 dB 的多径环境， 对超宽带无线电信号的衰落最多不
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到5 dB。 6、定位精确
超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确 定位，而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之 内； 与GPS 提供绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相 对位置， 其定位精度可达厘米级。 7、抗干扰性能强(电磁兼容性),误码率低
获的可能性低、系统复杂度低、厘米级的定位精度等优点。 1、简单系统结构
UWB发射器直接用脉冲小型微带天线。由于UWB 不需要对载 波信号进行调制和解调,故不需要混频器、滤波器、RF/ IF 转换器 及本地振荡器等复杂器件,同时更容易集成到CMOS 电路中。 2、高速数据传输
理论上,一个宽度为0的脉冲具有无限的带宽,因此,脉冲信号要想够窄的
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围内变化，从而利用载波的状态变化来传输信息。相反的，超宽 带以基带传输。 UWB通信系统模型见下图。
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。
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二、UWB的技术特点 UWB具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、被截
由于不使用载波,仅在发射窄脉冲时消耗少量能量,从而节约了发 射连续载波时的大量能耗。这一特色还使UWB 可通过缩小脉冲 宽度,在提高带宽的同时而不增加功耗,这打破了过去传输技术中功 耗和带宽成正比的定律。民用的UWB 设备功率一般是传统移动 电话所需功率的1/ 100 左右，是蓝牙设备所需功率的1/ 20 左右。 军用的UWB 电台耗电也很低。因此，UWB 设备在电池寿命和电
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❖ 超宽带(UWB)无线通信技术 一、概述
超宽带UWB由Ultra Wideband缩写而成，它是一种无载波通信 技术，利用时间间隔极短(小于1 ns)的非正弦波窄脉冲传输数据。
超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别： 1、超宽带的带宽，按照美国联邦通信委员会（FCC）的定义信 号带宽大于1.5GHz，或信号带宽与中心频率之比大于25％为超宽 带；信号带宽与中心频率之比在1％～25％之间为宽带，小于1％ 为窄带，可见UWB的带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。 2、超宽带的无载波传输方式。传统的“窄带”和“宽带”都是采用 无线电频率（RF）载波来传送信号，载波的频率和功率在一定范
Internet 网关
50
1瓦以下
电脑、电话及 移动设备
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这些流行的短距离无线通信标准各有千秋，这些技术之间存在 着相互竞争， 但在某些实际应用领域内它们又相互补充。 四、超宽带技术原理
发射超宽带（UWB）信号最常用和最传统的方法是发射时域上 很短的脉冲。这种传输技术称为“冲激无线电”（Impulse Radio，
简 写为IR）。信息数据符号对脉冲进行调制，最常用的两种调制方 式是脉冲位置调制（PPM）和脉冲幅度调制（PAM）。直接序列 扩谱（DS-SS）就是编码后的数据符号对基本脉冲的幅度进行调 制，这在冲激无线电（IR）中被称为直接序列超宽带（DS-UWB， Direct-Sequence UWB）。 1、直接序列超宽带信号的产生
由于UWB 脉冲极窄、频带极宽, 其带宽相当于1 000 个电视频 道或3万个FM 广播频道,因此单位频宽内的功率密度相当低。美国 FCC 对UWB 的发射功率做了严格限制, 其功率密度甚至低于一般 的噪声水平(比如低于一部笔记本电脑的辐射) 。因此,UWB 对 其他设备的影响微乎其微。UWB系统误码率可达到10-8、10-9。
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三、与其它短距离无线技术的比较 常见的短距离无线技术由IEEE802.11a、蓝牙、HomeRF。
UWB
蓝芽
802.11a
HomeRF
速率（bps） 最高达1G ＜1M
54M
1~2M
距离（米） 功率 应用范围
＜10
1毫瓦以下
探距离多媒 体
10
10~100
1~100毫瓦 1瓦以上
家庭或办公室 电脑和
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典型高斯单调周期脉冲的时域和频域如下图所示。
实际通信中使用一长串的脉冲,周期性重复的单脉冲时域和频域 特性如下图所示。
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频谱中出现了强烈的能量尖峰,这是由于时域中信号重复的周期 性造成了频谱的离散化。这些尖峰将会对传统无线电设备和信号 构成干扰,而且这种十分规则的脉冲序列也没有携带有用信息。改 变时域的周期性可以减低这种尖峰,即采用脉冲位置调制(PPM ) 。
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磁辐射上，相对于传统无线设备有着很大的优越性。 4、安全性高
由于UWB 信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内，对 一般通信系统，UWB 信号相当于白噪声信号，并且大多数情况 下，UWB 信号的功率谱密度低于自然的电子噪声，从电子噪声 中将脉冲信号检测出来是一件非常困难的事。采用编码对脉冲参 数进行伪随机化后，脉冲的检测将更加困难。 5、多径分辨能力强
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宽度。UWB 的脉冲宽度用于军事雷达系统时,最短在ps 级水平;在 民用上,一般在ns 级。ns 为1s 的十亿分之一, 这意味着,如果一个脉 冲代表一个数位,那么UWB 有能力在1s 内传送10 亿个数位,即1 Gbit/ s 的速率;若脉冲宽度降至0. 1 ns, 则速率可达10 Gbit/ s 。 3、功耗低
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输出信号s(t)可表示为： s(t) d j p(t jTs ) j
若使用PPM调制器代替PAM调制器，得到的信号可表示为：
s(t)
j
p(t
jTs
d
j
1 )
2
UWB 技术采用脉冲位置调制(PPM )单周期脉冲来携带信息和
信道编码,一般工作脉宽为0. 1～1.5 ns,重复周期为25～1 000 ns 。
同时可以对一个相对长的时间帧内的脉冲串,按位置调制进行编 码,特别是采用伪随机序列编码。