超寬帶技�(shù)是一種全新的無線通信技�(shù),超寬帶通常定義為帶寬在 1.5GHz以上或帶寬離中心頻率 25%以上的信�。由于它�(fā)送的脈沖非常�,因�,具有非常寬的帶寬,也稱為脈沖無線電技�(shù)。特殊之處在于完全擺脫了一般無線收�(fā)中必須采用載波調(diào)制的傳統(tǒng)手段,成為在時域中直接操作的技�(shù)�
所謂脈�,是指�(chǎn)生和消失時間極其短暫的瞬間電流。美國聯(lián)邦通信委員� (FCC)�(guī)�,� 3.1GHz� 10.6GHz之間� 7.5GHz的帶寬頻率為超寬帶所使用的頻率范�。FCC對超寬帶定義的特征是指信號的-10dB相對帶寬 Bf=2(fH-fL fH-fL)大于 20%或信號的-10dB帶寬大于 500MHz,其中,fH,fL分別�-10dB輻射點對�(yīng)的上、下頻率點。從信號�(chǎn)生的角度�,超寬帶技�(shù)以時域窄脈沖為信息載�,依賴于脈沖串傳遞信息,采用基帶信號直接激勵天線發(fā)射超短時寬沖激脈沖。所�,超寬帶技�(shù)又被稱為基帶 (Baseband)傳輸技�(shù)或是無載� (Carrie-free)傳輸技�(shù),或沖激無線� (ImpulseRadio)。脈沖形成技�(shù)和調(diào)制技�(shù)是超寬帶的兩大關(guān)鍵技�(shù)�
超寬�(UWB)有著悠久的發(fā)展歷�,但�1989年之�,超寬帶這一�(shù)語并不常用,在信號的帶寬和頻譜結(jié)�(gòu)方面也沒有明確的�(guī)��1989年,美國國防部研究計劃署(DARPA)首先采用超寬帶這一�(shù)�,并�(guī)定:若信號在-20 dB處的帶寬大于1.5 GHz或相對帶寬大�25%,則該信號為超寬帶信�。此�,超寬帶這個術(shù)語才被沿用下��
為探索UWB�(yīng)用于民用�(lǐng)域的可行�,自1998年起,美國聯(lián)邦通信委員�(FCC)開始在產(chǎn)�(yè)界廣泛征求意�。美國NTIA等通信團體對此大約提交�800多份意見��
2002�2�,F(xiàn)CC批準(zhǔn)UWB技�(shù)進入民用�(lǐng)�,并對UWB進行了重新定義,�(guī)定UWB信號為相對帶寬大�20%�-10 dB帶寬大于500 MHz的無線電信號。根�(jù)UWB系統(tǒng)的具體應(yīng)用,分為成像系統(tǒng)、車載雷達系�(tǒng)、通信與測量系�(tǒng)三大�。根�(jù)FCC Part15�(guī)�,UWB通信系統(tǒng)可使用頻段為3.1 GHz�10.6 GHz。為保護�(xiàn)有系�(tǒng)(如GPRS、移動蜂窩系�(tǒng)、WLAN�)不被UWB系統(tǒng)干擾,針對室�(nèi)、室外不同應(yīng)�,對UWB系統(tǒng)的輻射譜密度進行了嚴(yán)格限�,規(guī)定UWB系統(tǒng)的輻射譜密度�-41.3 dBm/MHz.�
�2002年至�,新技�(shù)和系�(tǒng)方案不斷涌現(xiàn),出�(xiàn)了基于載波的多帶脈沖無線電超寬帶(IR-UWB)系統(tǒng)、基于直擴碼分多址(DS-CDMA)的UWB系統(tǒng)、基于多帶正交頻分復(fù)�(OFDM)的UWB系統(tǒng)等。在�(chǎn)品方�,Time-Domain、XSI、Freescale、Intel等公司紛紛推出UWB芯片�,超寬帶天線技�(shù)也日趨成�。當(dāng)�,UWB技�(shù)已成為短距離、高速無線連接競爭力的物理層技�(shù)。IEEE已經(jīng)將UWB技�(shù)納入其IEEE 802系列無線�(biāo)�(zhǔn),正在加緊制訂基于UWB技�(shù)的高速無線個域�(wǎng)(WPAN)�(biāo)�(zhǔn)IEEE 802.15.3a和低速無線個域�(wǎng)�(biāo)�(zhǔn)IEEE 802.15.4a。以Intel�(lǐng)銜的無線USB促進組織制訂的基于UWB的W-USB2.0�(biāo)�(zhǔn)即將出臺。無�1394�(lián)盟也在抓緊制訂基于UWB技�(shù)的無線標(biāo)�(zhǔn)??梢灶A(yù)見,在未來的幾年�,UWB將成為無線個域�(wǎng)、無線家庭網(wǎng)�(luò)、無線傳感器�(wǎng)�(luò)等短距離無線�(wǎng)�(luò)中占�(jù)主導(dǎo)地位的物理層技�(shù)之一�
UWB技�(shù)最基本的工作原理是�(fā)送和接收脈沖間隔�(yán)格受控的高斯單周期超短時脈沖,超短時單周期脈沖決定了信號的帶寬很�,接收機直接用一級前端交叉相�(guān)器就把脈沖序列轉(zhuǎn)換成基帶信號,省去了傳統(tǒng)通信�(shè)備中的中頻級,極大地降低了設(shè)備復(fù)雜��
UWB技�(shù)采用脈沖位置�(diào)制PPM單周期脈沖來攜帶信息和信道編�,一般工作脈�0.1-1.5ns (1納秒= 一億分之一�),重�(fù)周期�25-1000ns�
?�?)傳輸速率高,空間容量大根�(jù)仙農(nóng)(Shannon)信道容量公�,在加性高斯白噪聲(AWGN)信道中,系�(tǒng)無差錯傳輸速率的上限為� C=B×log2�1+SNR �� 其中,B(單位:Hz)為信道帶寬,SNR為信噪比。在UWB系統(tǒng)�,信號帶寬B高達500 MHz�7.5 GHz。因�,即使信噪比SNR很低,UWB系統(tǒng)也可以在短距離上實現(xiàn)幾百兆至1 Gb/s的傳輸速率。例�,如果使�7 GHz帶寬,即使信噪比低至-10 dB,其理論信道容量也可達到1 Gb/s。因�,將UWB技�(shù)�(yīng)用于短距離高速傳輸場合(如高速WPAN)是非常合適�,可以極大地提高空間容量。理論研究表�,基于UWB的WPAN可達的空間容量比目前WLAN�(biāo)�(zhǔn)IEEE 802.11.a高出1�2個數(shù)量級� ?�?)適合短距離通信按照FCC�(guī)�,UWB系統(tǒng)的可輻射功率非常有限�3.1 GHz�10.6 GHz頻段總輻射功率僅0.55 mW,遠低于傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)。隨著傳輸距離的增加,信號功率將不斷衰減。因�,接收信噪比可以表示成傳輸距離的函數(shù)SNRr (d �。根�(jù)仙農(nóng)公式,信道容量可以表示成距離的函�(shù)C (d �=B×log2[1+SNRr (d )]� 另外,超寬帶信號具有極其豐富的頻率成�。眾所周知,無線信道在不同頻段表現(xiàn)出不同的衰落特�。由于隨著傳輸距離的增加高頻信號衰落極快,這導(dǎo)致UWB信號�(chǎn)生失�,從而嚴(yán)重影響系�(tǒng)性能。研究表�,當(dāng)收發(fā)信機之間距離小于10 m�,UWB系統(tǒng)的信道容量高�5 GHz頻段的WLAN系統(tǒng),收�(fā)信機之間距離超過12 m�,UWB系統(tǒng)在信道容量上的優(yōu)勢將不復(fù)存在。因�,UWB系統(tǒng)特別適合于短距離通信� ?�?)具有良好的共存性和保密性由于UWB系統(tǒng)輻射譜密度極低(小于-41.3 dBm/MHz�,對傳統(tǒng)的窄帶系�(tǒng)來講,UWB信號譜密度甚至低至背景噪聲電平以�,UWB信號對窄帶系�(tǒng)的干擾可以視作寬帶白噪聲。因�,UWB系統(tǒng)與傳�(tǒng)的窄帶系�(tǒng)有著良好的共存性,這對提高日益緊張的無線頻譜資源的利用率是非常有利�。同�,極低的輻射譜密度使UWB信號具有很強的隱蔽�,很難被截獲,這對提高通信保密性非常有�� ?�?)多徑分辨能力強,定位精度高由于UWB信號采用持續(xù)時間極短的窄脈沖,其時間、空間分辨能力都很強。因�,UWB信號的多徑分辨率極高。極高的多徑分辨能力賦予UWB信號高精度的測距、定位能�。對于通信系統(tǒng),必須辯證地分析UWB信號的多徑分辨力。無線信道的時間選擇性和頻率選擇性是制約無線通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因�。在窄帶系統(tǒng)中,不可分辨的多徑將�(dǎo)致衰�,而UWB信號可以將它們分開并利用分集接收技�(shù)進行合并。因�,UWB系統(tǒng)具有很強的抗衰落能力。但UWB信號極高的多徑分辨力也導(dǎo)致信號能量產(chǎn)生嚴(yán)重的時間彌散(頻率選擇性衰落),接收機必須通過犧牲�(fù)雜度(增加分集重�(shù))以捕獲足夠的信號能�。這將對接收機�(shè)計提出嚴(yán)峻挑�(zhàn)。在實際的UWB系統(tǒng)�(shè)計中,必須折衷考慮信號帶寬和接收機�(fù)雜度,得到理想的性價�� �5)體積小、功耗低傳統(tǒng)的UWB技�(shù)無需正弦載波,數(shù)�(jù)被調(diào)制在納秒級或亞納秒級基帶窄脈沖上傳輸,接收機利用相關(guān)器直接完成信號檢�。收�(fā)信機不需要復(fù)雜的載頻�(diào)�/解調(diào)電路和濾波器。因此,可以大大降低系統(tǒng)�(fù)雜度,減小收�(fā)信機體積和功�。FCC對UWB的新定義在一定程度上增加了無載波脈沖成形的實�(xiàn)難度,但隨著半導(dǎo)體技�(shù)的發(fā)展和新型脈沖�(chǎn)生技�(shù)的不斷涌�(xiàn),UWB系統(tǒng)仍然繼承了傳�(tǒng)UWB體積�、功耗低的特��
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�168731�