1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
为了避免对现有的通信系统带来干扰，必需将超宽带系统的 发射功率限定在一定范围内，即在超宽带通信频率范围内的 每个频率上都规定一个最大的允许功率，这个功率值一般通 过辐射掩蔽（emission mask）来决定.
(1)
(2)
探地雷达 穿墙成像
墙内成像 监视系统
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
Emitted Signal Power
GPS PCS
WIFI, Bluetooth 802.11b
WIFI 802.11a
-41 dBm/MHz
UWB Spectrum
1.6 1.9 2.4
3.1
5
10.6
Frequency (GHz)
1 UWB技术背景和概述
➢ 2.1 UWB 使用基带窄脉冲波形
脉冲无线电（Impulse Radio）是早期超宽带系 统的代名词，专指采用冲激脉冲（超短脉冲） 作为信息载体的非正弦载波无线电技术。
该技术有别于传统使用正弦载波的窄带无线系 统，属于基带、无载波通信的范畴。
2.UWB无线通信技术原理
➢ 2.1 UWB 使用基带窄脉冲波形
医疗成像
室内UWB设备辐射掩蔽
室外手持设备
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
FCC（美国联邦通信局）：
对UWB系统所使用的频谱范围规定
带宽规定： 绝对带宽 （Absolute Bandwidth） 相对带宽 （Fractional Bandwidth）
绝对带宽大于500MHz 相对带宽大于25%
基带窄脉冲形式是UWB通信最早采用的信号形 式，一般来说它的工作脉宽是纳秒级的
典型的UWB脉冲采用高斯双叶脉冲（Gaussian Doublet），这种脉冲因为生成容易而被经常 使用
生成方法： 光电法，电子法
2.UWB无线通信技术原理
➢ 2.1 UWB 使用基带窄脉冲波形
单周期高斯脉冲
高斯脉冲宽度 和频域带宽取 决于参数α, α的值越大， 高斯脉冲越宽， 相应的频域带
UWB(Ultra Wide Band)是一种无载波通信技术， 利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数 据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号， UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至 数Gbit/s的数据传输速率
1 UWB技术背景和概述
➢ 1.1 什么是 UWB
窄带 相对带宽<1% 宽带 1%<相对带宽<20% 超宽带 相对带宽>20%
超宽带 绝对带宽 大于 500MHz
超宽带技术UWB(Ultra Wide Band，超宽带)是一种无线载波通信技术。即 不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占 的频谱范围很宽
1 UWB技术背景和概述
➢ 1.2 UWB 与传统载波通信的区别
传统载波通信信号
调幅
调频
1 UWB技术背景和概述
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景 相对带宽（Fractional Bandwidth）
相对带宽是指绝对带宽与中心频 率之比。由于超宽带系统经常采 用无正弦载波调制的窄脉冲信号 承载信息，中心频率并非通常意 义上的载波频率，而是上、下截 止频率的均值 。
中心频率： fH fL 2
宽就越小
p(t)
1
2 2
t2
e 2 2
2 t2
2 e 2
2.UWB无线通信技术原理
➢ 2.1 UWB 使用基带窄脉冲波形
高斯脉冲的一介导数
1
-40
Magnitude (dBm)
0.8
-45
0.6 -50
0.4
0.2
-55
0
-60
-0.2
-65
-0.4 -70
-0.6
-0.8
-75
-1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 -80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
绝对带宽（Absolute Bandwidth）
绝对带宽是指信号功率谱 最大值两侧某滚降点对应 的上截止频率 与下截止 频率之差。
B10dB fH fL
注：纵坐标PSD（信号功率谱密度）， 单位是功率/Hz，所表现的是单位频带内 信号功率随频率的变换情况。
UWB
——超宽带无线通信技术及应用
超宽带无线通信技术（UWB）
1 UWB技术背景和概述 2 UWB无线通信技术原理 3 UWB通信的技术特点 4 UWB技术的应用
1 UWB技术背景和概述
➢ 1.1 什么是 UWB
UWB (Ultra Wide Band,) 技术被称之为 “ 超 宽带 ” ，又称冲激无线电（Impulse Radio） 技术。
➢ 1.2 UWB 与传统载波通信的区别
传统载波通信信号
数字调制
1 UWB技术背景和概述
➢ 1.2 UWB 与传统载波通信的区别
UWB 通信信号
Tc
dn=1
Tc
dn=-1
Tf
Tf
Ts=NfTf
Ts
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
超宽带(Ultra Wide Band, UWB)无线通信技术起 源于20世纪60年代对微波网络冲激响应的研究
2002年2月，这项无线技术首次获得了美国联 邦通信委员会（FCC）的批准用于民用和商用 通信，这项技术的市场前景开始受到世人的瞩 目
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
频谱范围规定
FCC对UWB系统所使用的频谱范围规定为3.110.6GHz，
功率谱密度规定
发射机的信号最高功率谱密度为 −41.3dBm/MHz，
➢1.3 UWB 技术背景1 UWB技术背景和概述
➢ 1.4 UWB与其它短距离无线技术的比较
UWB
蓝牙
速率（bps） 最高达1G ＜1M
WIFI 802.11a
54M
WIFI 802.11b
11M
距离（米） ＜10
10
30
功率
1毫瓦以下 1~100毫瓦 1瓦以上
80 1瓦以上
2.UWB无线通信技术原理
此后研究焦点主要集中在雷达系统，并一直被 美国军方严格控制，利用占用频带极宽的超短 基带脉冲进行通信，主要应用于军用的雷达， 以及低截获率/低侦测率的通信系统。
1 UWB技术背景和概述
➢1.3 UWB 技术背景
自1998年起，FCC (美国联邦通信委员会)对超 宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰 及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，