超宽带无线通信技术及应用
超宽带技术的应用前景
超宽带技术的应用前景超宽带技术，简称UWB技术，是一门非常重要的通信技术，其可用于无线传感、高速数据传输、室内定位、车联网和智能家居等众多领域。
本文将从其技术原理、应用前景等多个角度来探讨超宽带技术的应用前景。
一、UWB技术原理UWB技术是一种利用极短脉冲波进行通信的无线通信技术。
其主要原理是通过发射极短脉冲信号，利用超宽带的频谱传输数据，使其在传输过程中不被其它信号所干扰。
同时，由于其信号的短暂性，可避免多径效应，从而提高了信道传输的可靠性和抗干扰能力。
二、UWB技术的应用前景1. 无线传感随着无线传感网技术的逐渐成熟，UWB技术的应用前景也越来越广泛。
利用UWB技术，可以在传感器之间快速地传递数据，实现实时监测并采集海量数据，从而提高传感网络的效率和准确度。
2. 高速数据传输在大数据时代，需要进行大规模数据的传输和处理，而传统的有线光纤和无线通信技术都存在一定的局限性。
利用UWB技术，可以实现更快的数据传输速率和更高的传输安全性，更好地满足大数据时代的需求。
3. 室内定位UWB技术在室内定位方面的应用也非常广泛。
通过在物品上安装UWB标签，可以实时、准确地追踪其位置，对于物流、人员定位、宠物定位等领域都有很好的应用前景。
4. 车联网目前随着智能交通系统的快速发展，车联网也逐渐成为越来越重要的一部分。
利用UWB技术，对车辆进行高精度的距离判断和位置感知，可以实现自动泊车、自动驾驶、车辆通信等方面的应用，进一步推动车联网的发展。
5. 智能家居UWB技术在智能家居领域也有着巨大的应用前景。
通过将UWB技术应用于智能家居中，可以实现家庭智能化、智能电视、智能家电、智慧音箱等方面的应用，进一步提高家居生活的便利性和安全性。
三、总结综上所述，UWB技术具有应用广泛、传输速率快、抗干扰能力强、定位精度高等优点，其应用前景前景是非常广阔的。
同时，可以预见，随着 UWB技术的不断发展和应用，其在未来会扮演越来越重要的角色，也将能够为人们的生活、商业和科技进步带来更大的贡献。
UWB超宽带
UWB超宽带什么是UWB超宽带？UWB（Ultra-WideBand）超宽带是一种通过在超宽频带范围内传输数据的无线通信技术。
它基于短脉冲信号，能够在极短的时间内传输大量数据。
UWB超宽带技术在无线通信领域具有广泛应用，包括室内定位、物体追踪、雷达和无线传感器网络等。
UWB超宽带的特点1.宽频带范围： UWB超宽带技术的一项主要特点是其宽频带范围。
通常，UWB的频带范围从几百兆赫兹（MHz）到几千兆赫兹（GHz），因此能够支持高速数据传输和较长的传输距离。
2.低功率： UWB超宽带技术在传输数据时使用低功率，这使得它可以在不干扰其他无线设备的情况下工作。
3.高精度定位： UWB超宽带技术可以实现高精度的室内定位。
由于UWB信号能够穿透墙壁和障碍物，因此可以在室内环境中实现准确的物体定位。
4.抗多径干扰：多径干扰是指由于信号在传播过程中碰撞、反射和折射等原因导致信号传输路径的多样性。
UWB超宽带技术通过使用信号的多径特性来抵消多径干扰，提高信号传输的可靠性。
UWB超宽带的应用1. 室内定位UWB超宽带技术在室内定位方面具有特殊优势。
通过将UWB设备部署在建筑物内部，可以实现对人员和物体的高精度定位。
这在商场、医院和仓库等场所可以提供实时的位置信息，便于管理和安全监控。
2. 物体追踪利用UWB超宽带技术，可以实现对物体的追踪。
通过将UWB标签附着在物体上，可以准确追踪其位置和运动轨迹。
这在物流管理、仓库管理和供应链领域具有广泛应用。
3. 雷达应用UWB超宽带技术在雷达领域也得到了广泛应用。
与传统雷达相比，UWB雷达具有更高的分辨率和更好的目标检测能力。
它可以在不同的天气和环境条件下提供高质量的目标识别和跟踪。
4. 无线传感器网络UWB超宽带技术在无线传感器网络中起到重要作用。
通过使用UWB传感器，可以实现对环境参数（如温度、湿度和压力等）进行高精度和实时的测量。
这在工业自动化、环境监测和智能家居等领域有着广泛的应用前景。
混合集成电路中的超宽带通信技术
混合集成电路中的超宽带通信技术超宽带（Ultra-Wideband, UWB）通信技术是一种无线通信技术，其主要特点是具有非常宽的频带和高速率的数据传输能力。
在混合集成电路中，超宽带通信技术被广泛应用于各种应用场景，如无线传感器网络、智能家居、车联网以及物联网等，为这些应用提供了更高的可靠性和性能。
混合集成电路（Hybrid Integrated Circuit）是指将不同类型的电子器件（如晶体管、二极管、电容器等）以及不同工艺制作的封装材料（如有机物、无机物）等组合在一起形成的集成电路。
超宽带通信技术在混合集成电路中的应用为电路设计人员提供了更大的灵活性和选择性。
首先，超宽带通信技术在混合集成电路中的应用为无线传感器网络提供了更高的可靠性和稳定性。
无线传感器网络用于实时监测和收集环境中的各种参数，如温度、湿度、压力等。
超宽带通信技术通过其较低的功耗和较高的传输速率，有效地解决了传感器网络中的能量消耗和数据传输延迟的问题，从而提高了传感器网络的性能。
其次，超宽带通信技术在智能家居中的应用为家庭自动化提供了更多的选择和便利。
智能家居通过将各种家庭设备和电器连接到互联网，实现了家庭设备的智能控制和监测。
超宽带通信技术可以提供更高的数据传输速率和更低的功耗，使得智能家居设备之间的通信更加灵活和高效。
此外，超宽带通信技术在车联网中的应用为汽车制造商提供了更多的互联互通和安全性的选择。
车联网是指将汽车与互联网相连接，从而实现汽车之间的信息交互和智能控制。
超宽带通信技术可以通过其高速率和低功耗的特性，实现车辆与车辆之间、车辆与基础设施之间的可靠和安全的通信，提高驾驶的安全性和便利性。
最后，超宽带通信技术在物联网中的应用为各种物联设备的连通性和数据传输提供了更大的可能性。
物联网是指通过各种传感器、设备和软件将现实世界物体和虚拟世界相连接，实现物体之间的互联互通。
超宽带通信技术可以实现高速率的数据传输和低功耗的通信，使得物联设备之间的互动更加灵活和高效。
超宽带技术在短距离无线通信中的应用与发展
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超 宽 带 技 术 在 短 距 离 无 线 通 信 中 的 应 用 与发 展
超宽带(UWB)无线通信技术介绍
从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制，而UWB是利用起、落点的时域脉冲（几十纳秒）直接实现调制，超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，而且以这一过程中所持续的时间，来决定带宽所占据的频率范围。
3.1 UWB与IEEE802.11a
IEEE802.11a是IEEE最初制定的一个无线局域网标准之一，它主要用来解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，工作在5GHzU-NII频带，物理层速率54Mbps，传输层速率25Mbps。采用正交频分复用（OFDM）扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口，支持语音、数据、图像业务。IEEE802.11a用作无线局域网时的通信距离可以达到100m，而UWB只能在10m以内的范围通信。根据英特尔照FCC的规定而进行的演示结果显示，对于10m以内的距离，UWB可以发挥出高达数百Mbps的传输性能，但是在20m处反倒是IEEE802.11a/b的无线局域网网设备更好一些。因此在目前UWB发射功率受限的情况下，UWB只能用于10m以内的高速数据通信，而10m到100m的无线局域网通信，还需要由802.11来完成，当然与UWB相比，802.11的功耗大，传输速率低。
3.2 UWB与Bluetooth
自从2002年2月14日，FCC批准UWB用于民用无线通信以来，就不断有人将UWB评论为蓝牙（Bluetooth）的杀手，因为从性能价格比上看，Bluetooth是现有无线通信方式中最接近UWB的，但是从目前的情况看UWB不会取代Bluetooth。首先从应用领域来看，Bluetooth工作在无须申请的2.4GHz ISM频段上，主要用来连接打印机、笔记本电脑等办公设备。它的通信速率通常在1Mbps以下，通信距离可以达到10m以上。而UWB的通信速率在几百Mbps，通信距离仅有几米，因此二者的应用领域不尽相同。其次，从技术上看，经过多年的发展，Bluetooth已经具有较完善的通信协议。Bluetooth的核心协议包括物理层协议和链路接入协议，链路管理协议及服务发展协议等等，而UWB的工业实用协议还在制定中。还有，Bluetooth是一种短距离无线连接技术标准的代称，蓝牙的实质内容就是要建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准，从这方面讲，UWB可以看作是采用一种特殊无线电波来高速传送数据的通信方式，严格地讲，它不能构成一个完整的通信协议或标准。考虑到UWB高速、低功耗的特点，也许在下一代Bluetooth标准中，UWB可能被用做物理层的通信方式。最后，从市场角度分析，蓝牙产品已经成熟并得到推广和使用，而UWB的研究还处在起步阶段。基于以上原因，在未来的几年内，UWB和Bluetooth更有可能既是竞争对手，又是合作朋友。
超宽带无线通信技术应用分析
超宽带无线通信技术近来，人们可能会注意到，在通信领域出现了一个新的技术词汇——超宽带无线通信，实际上，超宽带无线电的历史渊源，可以追溯到一百年前波波夫、马可尼发明越洋无线电报的时代。
现代意义上的超宽带UWB（UltraWide Band）无线电，又称冲激无线电（Impulse Radio）技术，出现于1960年代，但其应用一直仅限于军事、灾害救援搜索雷达定位及测距等方面。
2002年2月14日，这项无线技术首次获得了美国联邦通信委员会（FCC）的批准用于民用通信，从而引起了世界各国的广泛关注，自1998年起，FCC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，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，FCC仍开放了UWB技术在短距离无线通信领域的应用许可，这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。
UWB是一种无载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒至微微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。
一般认为-10dB相对带宽超过25％，或-10dB绝对带宽超过1.5GHz就称为超宽带，后来FCC又将此带宽值修改为500MHz。
由计算信道容量的Shannon公式可知，在信道容量一定的情况下，带宽与信噪比可以互补。
UWB的带宽非常宽，目前FCC开放的频段是3.1-10.6 GHz，故UWB系统发射的功率谱密度可以非常低，甚至低于FCC规定的电磁兼容背景噪声电平（-41.3dBm—FCC Part15），所以短距离UWB无线通信系统与其他窄带无线通信系统可以共存。
UWB的传输速率可达几十Mbps～几Gbps；其收发信机结构简单，成本低于全数字化；并且其固有的抗多径衰落功能很强。
UWB发射脉冲持续时间远小于脉冲重复周期，平均发射功率很低，使UWB 技术在实现超宽带信号时域波形高传输数据率的同时也有着低功耗的显著优点。
超宽带技术在实现同样传输速率时，功率消耗仅有传统技术的1/10-1/100。
超宽带无线技术及应用
科
超 宽带 无线 技术及 应用
潘 雪 敖 海 云
（ 州大学电信 学院 ， 州 贵 阳 ５ ０２ ） 贵 贵 ５ ０ ５
摘 要： 主要介 绍了 ｕ （ ｗＢ 超宽带 ） 技术的发展 ， 术参数 ，ＷＢ 术的优点 ， 技 Ｕ 技 无线技术发展过程及 Ｕ ＷＢ在无线中的应 用。 关键词 ： 超宽带； 用； 应 发展 无 法接收 。 活性和极高 的 自由度 ，能在 ３ ｍ的距离 内实现 Ｕ 技术最初是 １ ６ 年美 国作为军用雷 ＷＢ ９０ ３ ． ３耗电量少 ４０ ｂ ｓ ８Ｍ ｉ 的等效带宽。 ｆ 兼顾 了安全性 、 可靠性、 达技术开发的， 早期主要用于雷达技术领域。 该技 通常情况下 ， 无线通信系统在通信时需要连 降低功耗等特性 。 术的发展带动了脉冲检测器等设备的开发 ， 而且 续发射 载波， 因此要消耗一定电能。而 Ｕ Ｂ Ｗ 不使 ４ 智 能无线局域网 ． ４ 该技术具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱 用载波 ， 只能发出瞬间脉冲电波 ， 耗电量只有原有 智 能无 线局域 网的基 本要 求是提 供一个 低成 ，０ — ／０ ０ 密度低 、 被截获的可能性低、 系统复杂度低 、 厘米 系统的 ｌｌ０ １１０ 。 本 、低功耗 的智能传输 网，ＷＢ系统可以方便 Ｕ 级的定位精度等优点 。但在随后的 ３ 多年间 ， ０ ３ ４抗干扰性能强 且 不易产生干扰 地应用于无线局域网如智能交通 系统 中，提供 Ｕ ＷＢ技术发展很缓慢， 一方面是因为军方的限制 Ｕ 采用跳时扩频信号，系统具有较大的 高性能、 ＷＢ 低成本的解决方案 。 让第 三方无法开发支持 Ｕ ＷＢ的软件和硬件 ， 此 处理增益 ， 在发射时将微弱的无线电脉冲信号分 ４５车载雷达 系统 ． 外，ＷＢ Ｕ 技术对其他频带带来的干扰 ，也阻碍了 散在宽阔的频带中， 输出功率甚至低于普通设备 基 于超宽带技 术 的传感 系统 可提高传统 它的发展步伐。 ０ ２ ２ ，ｃ 批准了 Ｕ 技 产生的噪声。 ２０ 年 月 Ｆ Ｃ ＷＢ 接收时 将信号鸯 还原出 。 缰 来 在解扩 近距 离移动传感器 的分辩率。依靠超宽 带的高 术用于民用 ， 进而将 Ｕ 技术推向了市场前端。 过程中产生扩频增益。 ＷＢ 因此 ， 与现有的 其它无线通 质量准确性和区分 目标的功能 ， 能碰撞避免 智 ２Ｕ ＷＢ技术应用参数定义 信技术 ， ＩＥ ０ ｌ、 Ｅ ０ ｌ 和蓝牙 和巡航控制系统时代已为时不远 了。 如 Ｅ Ｅ８２１ａＩ Ｅ８２１ｂ Ｅ Ｕ 具有更强的抗 Ｕ Ｂ技 术分为 ： 括探地 雷达 （ Ｐ ）穿 等相比，在同等码速条件下， ＷＢ Ｗ 包 ＧＲ、 ４ ． ６室外对等网 墙雷达的成像系统、 监视 器以及医疗成像设备 ； 干扰性。 这 种 网络 主要是用在 室外满 足掌上 电脑 车载雷达系统 ； 通信和测量系统三类 。Ｕ ＷＢ系 同时， ＷＢ Ｕ 设备的发射功率很小 ， 对于普通 （Ｄ ） Ｐ Ａ 的数据交换 、 字报亭报 刊文摘 的快速 数 ＷＢ 因此从理论 Ｅ 下载、 统 被定义 为一个有 Ｕ ＷＢ发射机 的传 输系统 ， 的非 Ｕ 接收机来说近似于噪声 ， 音像制品的租售 等。 这些实 用价值构成了 看 ，ＷＢ Ｕ 可以与 现 有窄带通信系统 （ Ｇ Ｓ 如 Ｐ 蜂窝 Ｕ 应用 的一个巨大潜在市场 。 它主要有如下参数定义 ： ＷＢ ２ ＷＢ 宽 ： ．Ｕ 带 １ 在包括 天线 在内的整个传 通信系统 、 地面电视等） 共享带宽且不产生干扰 ， 当然 Ｕ ＷＢ还在医疗、服务 等领域有着诸 输系统 内 ，由比最高辐射低 １ｄ ０ Ｂ的点 限定的 可与其它 技术共存。 多的应用 ，它的最终 目标是与其 他异类 网络无 ４Ｕ ＷＢ在无线中的应用 频带宽度。上届指定为 ｆ 下届指定为 ｆ Ｈ ， Ｌ 。最高 缝共存 、 协同工作 ， 实现随时随地的通信 。 超宽带技术在无线电领域具有很好的特性， ５ 结论 辐射点处 的频率指心频率 ： （ｒＬ２ ． ２ ｆ－） 。 ｒｆ／ ｃ 它可以在保持本身特性的情况下以不同的方式工 超宽带系统具有功耗低、 几个吉赫兹发射带 ２ ． ３相对带宽 Ｂ ２ １ ｆ ， ｒ Ｌ。 Ｗ＝ （ ＿ ） ． ） Ｌ（ ＿ ｆ 作。 因为超宽带技 术有如此的多样性， 以 所 几乎可 宽 ， 占用 ５ ０ Ｍ ｚ 或是 ０ Ｈ 带宽的特点， 它的非刻意 ２ ＷＢ发射 机是一个 在任何 时间相对 以以任何方式使用超宽带技术。它的应用主要集 辐射功率与笔记本电脑或计算器等常用数字设备 ． Ｕ ４ 带宽 Ｂ Ｗ＞０ ０ ． ，或者在不考 虑带宽 比条件下 中在以下 几 ２ 个方面： 通信和传感器； ｉ ｘ定位和跟 基本一致。现在， 我们面对的是频谱“ 匮乏” 的问 Ｕ 带宽 －５ ０ Ｈ 的有意辐射源 。 ＷＢ ＞ ０Ｍ ｚ 踪 ；雷达。 Ｇ 题 ， 为频谱是有限的 ， 因 而商用无线服务发展又很 ２ Ｉ Ｐ 有效 全 向辐 射功 率 ， ． ＥＲ ： ５ 即一 个天 Ｕ ＷＢ在无线个域 网、高速数据传输 等方 快， 它们都需要工作在一定范围的频段。 甚至已经 线 的输入功率与某个 指定方 向天线增益的乘积 面市场广阔 ， 前景诱人。 其应用发展趋势将主要 始保卫 自 集 中在以下几个方面： 相对全 向天线的值。 己的频段，以使其不被商业用户和政府用户所侵 ２ ． ６手持设备是一种可移动设备 ，例如骑 ４１无线个人空间网络（ Ａ ． ＷＰ Ｎ） 占。 超宽带凭借其宽频带扩展特性为我们展示了 上 型 电脑或个人 数字助 理（ Ｄ ） 它们可 以在 ＰＡ ， 也被称作家庭 网络 ，是 Ｕ ＷＢ的主要发展 难以 置信的频谱利用率。 超宽带技术代表了—个 运行时手持移动， 而无需使用基础设施 。 方 向之一。如今 ， 电子消费产 品层 出不穷 ， 双赢的解决方案 ， 家庭 它可以更有效地使用和重新利 ３Ｕ ＷＢ技术的优点 随着网络技术 的发展 ，人们希望将 家庭娱乐 系 用面向政府、 公众安全 、 商业用户的频段。超宽带 传统的 Ｕ ＷＢ通信由于采用基带窄脉冲形 统与 Ｉ ｅ ｅ连到一起 ， ｎ ｒｔ ｔｎ 可以在任何地方使用 。 技术最理想的应用应该是在嘈杂的室内环境中。 式， 无需载波调制 ， 因此可大大降低发射 和接收 因此 ，将 Ａ ｏ 网络技术 、 Ｅ ３ ４ 口标 面向商用的超宽带产品将利用收发信机设计中的 ｄ ｈｃ Ｉ Ｅ １９ 接 Ｅ 设备的复杂性 ． 从根本上降低了通信 的成本 。 其 准与 Ｕ 传输技术相结合 ， 家庭娱乐设备 、 技术优势并将具有极低的能耗。超宽带技术可以 ＷＢ 把 通信设备 、计算机连接在一起构成家庭多媒体 使通信设备、跟踪定位设备等具有的超乎寻常的 优点总结如下 ４ ： 点 ３ 占 ． 用带宽大和传输速率高 １ 网络 ， 非常有发 展前景。 性能表现出 来。融合了跟踪定位和高速数据传输 ４２无线 Ａ ｏ ． ｄ ｈｃ网络 Ｕ ＷＢ信号 是持续 时问极 短 的脉 冲序列 ， 能力的技术向我们展示出令 激动的应用前景。 Ｕ 本身 固有的优点可 以显著提 高无线 ＷＢ 参考 文献 占用的带宽一般都在 ｌ １Ｇ ｚ 它 以非常宽 的 一０ Ｈ ， ｄ ｈｃ 扩展它的应用范围。Ｕ 【Ｋ ｚｍｅｚ Ｓｗａ Ｄ ｂａ Ｍｃ ｅｗ ． ａ ｗ ｄ— ＷＢ １ ａｉｉ ｉｉｋ ｅｒ Ｋ ｏ ｎ ｈ － ｉｅ 频率带宽来换取高速的数据传输 ，并且不单独 Ａ ｏ 网络的性能 ， ］ ｒ ｕ 占用现在 日 益紧张的频率资源 ，而是共享其它 抗 多径干扰 的鲁棒性 解决 了困扰无线 Ａ ｏ ｂ ｎ ａ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｄ ｈｃ ａ ｄ ｒｄｏｔｃ ｎ ｌｇ ． 无线技术使用 的频带 。在通信领域 ， ＷＢ可 以 网络多年的难题 ； ＷＢ的低发射功率使得基于 ［龚江涛， ， Ｕ Ｕ ２ ］ 尚琴 陈金鹰 ． Ｕ ＷＢ技术与应用［山东 Ｊ 】 ． ｄ ｈｅ ２ ｏ （ ） ２ ． 提供高速率 的无线通信 ， 其数据传输速率可 以 Ｕ ＷＢ的无 线 Ａ ｏ 网络 可与现有 网络共存 ， 通信 技术 ，ｏ ６ ６３ 达到几十 Ｍ ｉ 到几 百 Ｍ ｉｓ ｂ／ ｔ ｓ ｂ／ ｔ ，可满 足 目前大 节省宝贵的频谱资源 ， 了数据速率 ， 提高 从而使 【金京林， ３ 】 赵智能． ＿ ＷＢ 术及其应用 华南 Ｄ ｕ 技 Ｓ 得大规模传感器网络的应用成为可能。 师范大学学报 ，０ ６ ． ２ ０， ４ 容量 的多媒体传输。 ３ ． ２保密性强 ４３ 无线 Ｕ Ｂ ＷＵＳ ） ． Ｓ（ Ｂ 【令寒亿， ４ １ 谈振辉． ＿ ｗＢ 家庭网络中的应用 Ｄ Ｕ 在 Ｓ Ｕ 通信 系统系统由于一方面采用 跳时 ＷＢ ＷＵ Ｂ技术是 基于超 宽带无线 通信 技术 ［ 中 Ｓ ａ 兴通讯技术�
UWB技术应用介绍
UWB技术应用介绍UWB技术（Ultra-Wideband）是一种具有超宽带特性的无线通信技术，其频率范围非常广泛，一般包括从几百兆赫兹到数千兆赫兹，甚至数十千兆赫兹的频段。
相比传统无线通信技术，UWB技术具有更高的数据传输速率，更低的功耗以及更广泛的应用领域。
在UWB技术的应用中，最重要的是其高速数据传输能力。
由于UWB技术的频率范围广泛，因此可以提供更高的传输带宽，一般能够达到数千兆比特每秒的传输速率。
这种超高速传输能力使得UWB技术在实时高清视频传输、无线VR/AR应用以及大规模数据传输等领域有着广泛的应用前景。
第二个重要的应用领域是室内定位和跟踪。
UWB技术可以实现非常精确的距离测量，其测距精度一般可达到几乎厘米级别。
这使得UWB技术能够在室内环境中实现高精度的定位和跟踪，例如在仓库管理、智能家居以及智能医疗设备中应用。
此外，UWB技术还可以实现室内环境中的人员密度检测和人员流量管理等功能。
UWB技术还可以实现无线电频谱的共享和利用。
由于UWB技术的频率范围非常广泛且无需占用特定频段，因此可以有效利用频谱资源，避免不同无线设备之间的干扰。
与传统的频谱共享技术相比，UWB技术可以实现更高的频谱利用效率。
这使得UWB技术在军事应用、无人驾驶以及物联网等领域有着广泛的应用前景。
总结起来，UWB技术是一种具有超宽带特性的无线通信技术，具有高速数据传输能力、精确定位和跟踪能力以及频谱共享和利用能力。
应用领域包括高清视频传输、室内定位和跟踪、雷达和无线通信、无线电频谱共享和利用等。
随着技术的进一步发展，UWB技术有望在更多领域得到广泛应用。
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超宽带无线通信技术及应用毕业设计（论文）专业 ___________ 无线电技术班次11613 ____________________姓名 ___________ 曾麒麟指导老师 ________ 杨新明成都工业学院二0 一四年超宽带无线通信技术及主要应用摘要：相对有线通信，无线通信最大的优点在于其可移动性。
但是，却要面对恶劣的无线通信环境和有限的频谱资源的挑战。
与此同时，人们对无线通信系统的要求在不断地提高，希望其能提供更高的数据传输速率。
在这样的背景下, 超宽带技术引起了人们的重视，已逐渐成为无线通信领域研究开发的一个热点。
超宽带的核心是冲激无线电技术，其带宽大于目前所有通信技术的带宽，且抗干扰性能强、传输速率髙、系统容量大、功耗低等优点，满足10m之内的无线个人局域网。
本文介绍了超宽带无线通信技术（UWB）的发展背景，并对脉冲信号波形的产生、调制技术进行了分析讨论，以及对UWB接收机技术、多址技术等方面进行了论述。
本文仅对UWB技术在无线个人局域网和军用中的应用进行了论述，以及提出了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；脉冲调制成都工业学院通信工程系毕业设计论文目录前言 0第1章绪论 (1)第2章UWB技术简介 (3)2.1超宽带无线技术的背景 (3)2.2超宽带无线技术的概念 (4)2.3超宽带无线技术的主要特点 (5)2.4超宽带与其他近距离无线通信技术的比较 (6)2.5超宽带系统对其它系统的干扰 (8)第3章超宽带技术的关键技术 (9)3.1超快带系统的基本模型 (9)3.2脉冲成形技术 (9)3.2.1超宽带系统对脉冲波形的要求 (10)3.2.2 高斯脉冲的时域波形 (10)3.2.3高斯脉冲的频谱特性 (12)3.2.4形成因子〉对高斯脉冲的影响 (14)3.3超宽带脉冲调制技术 (15)3.3.1脉冲位置调制（PPM (16)3.3.2脉冲幅度调制（PAM (16)3.3.3多频带脉冲调制 (17)3.4超宽带系统多址技术 (17)3.4.1............................................................................................ TH-PPM 多址方式183.4.2D S-CDMA 多址方式 (19)3.4.3P CTH超宽带多址技术 (20)3.4.4几种多址技术的比较 (20)第4章超宽带接收机关键技术 (22)4.1RAKE 接收机 (22)4.2多径分集接收策略和多径合并策略 (23)4.2.1多径分集接收策略 (23)4.2.2多径合并策略 (24)4.3 定时同步技术 (24)4.4信道估计技术 (25)第5章UWB技术的标准化进程及其应用 (26)5.1UWB信号的频谱管理 (26)5.1.1规范UWB言号频谱的必要性 (26)5.1.2F CC关于UWB言号频谱的规范 (26)5.2超宽带技术的应用 (27)5.2.1超宽带技术在高速无线网络中的应用 (28)5.2.2超宽带技术在军事方面的应用 (29)5.3超宽带技术的不足与改进 (29)6.1超宽带天线的发展 (30)6.2超宽带芯片设计 (30)6.3超宽带商用产品的开发 (31)6.4 超宽带技术的发展与应用前景. (31)结语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)成都工业学院文超宽带无线通信技术(UWB是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。
UW 方式占用带宽非常宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。
在与其他系统共存时，不仅难产生干扰，而且还有抗其他系统干扰的优点。
由于UWB系统发射功率频谱密度非常低，因而被截获的概率很小，被检测的概率也很低，与窄带系统相比，有较好的电磁兼容和频谱利用率。
UWBg出的脉冲电波直接按照0或1发送出去，由于只在需要时发送脉冲电波，因而大大减小了耗电量。
UWB 技术之所以成为无线通信领域关注的热点之一，是由于用户需求和UWB 技术的性能特点共同决定的。
在基于脉冲的UW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；多址方式允许许多用户同时共享有限的频谱资源。
需要分配有效信道给多个用户以获得高系统容量，对于高质量的通信，这一点必须做到，并且必须保证不导致系统性能的降低。
最常见的TH-PPM多址技术和DS-CDM多址技术等，是进行用户分离的最佳多址技术。
UWB 接收机的研究与开发需要解决如下的关键技术：1、接收机技术UWB脉冲信号具有天然的多径分辨能力，因此可以采用RAKE 接收技术对抗多径信道引起的时间弥散。
2、同步技术没有精确的同步算法就不能对传送的数据进行可靠的接收。
3、信道技术为了保证系统传输可靠性和功率效率。
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技术可用于民用产品上，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，此技术开始引起业界广泛关注。
UW在公共安全、军事效能、航空安全、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。
随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展，人们与信息网络已经密不可分，人们对实现高速率、高质量无线多媒体业务的需求越来越迫切，便携式电子设备与因特网之间的短距离高速无线通信已成为未来通信技术的重要发展趋势之一。
UWB 的主要特点是传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低等，有可能解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。
第1 章绪论1.研究意义:随着英特网、多媒体和无线通信技术的发展，人们与信息网络已经密不可分，人们对实现高速率、高质量无线多媒体业务的需求越来越迫切，便携式电子设备与英特网之间的短距离高速无线通信已经成为未来通信技术的重要发展趋势之一。
UWB （超宽带无线通信技术）的主要特点就是传输速率高，空间容量大、成本低、功耗低等，有可能成为解决企业、家庭、公共场所等高速英特网接入的需求约越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。
2. 国内外现状国内：2001年9月初发布的“十五” 863计划通信技术主题研究项目中，把超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容，鼓励国内学者加强这方面的研发工作。
但是国内目前关于UWB 技术的深入研究仅限于雷达方面，关于UW通信系统的研究还没有形成规模。
国外：早在1965年，美国就确立了UWB勺技术基础。
在后来的二十年内，UW技术主要用于美国的军事应用，其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及研究机关、团体。
目前，美国国防部正开发几十种UWB系统，包括战场防窃听网络等。
民用方面：由于超宽带技术的种种优点使其在无线通信方面具有很大的潜力，近几年来国外对UW信号应用的研究比较热门，主要用于通信（如家庭和个人网络，公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等）、雷达（如车辆及航空器碰撞/故障避免，入侵检测和探地雷达等）以及精确定位（如资产跟踪、人员定位等）。
索尼、时域、摩托罗拉、英特尔、戴姆勒—克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术的开发，将各种消费类电子设备以很高的数据传输率相连，以满足消费者对短距离无线通信小型化、低成本、低功率、高速数据传输等要求。
国际学术界对超宽带无线通信的研究也越来越深入。
2002 年5 月20〜23 日，IEEE举办了一期会议，专门讨论UW豉术及其应用。
2002年2月14 日，美国联邦通信委员会（FCC）正式通过了将UW技术应用于民用的议案，定义了三种UWB系统：成像系统、通信与测量系统、车载雷达系统，并对三种系统的EIRP（全向有效辐射功率）分别做了规定。
但是，UWB技术的协议与标准尚未确定，目前，只有美国允许民用UWB器件的使用；而欧洲正在讨论UWB勺进一步使用情况，并观望美国的UW标准。
3. 研究目标与内容研究目标：超宽带无线通信关键技术及其应用。
主要内容：对脉冲信号波形的产生、调制技术进行分析讨论，并对UWB接收机技术、UW多址技术等方面进行了论述，并对UW技术在无线个人局域网和军用中的应用进行了论述，以及提出了UWB技术的不足之处和解决方案，以及对UW 技术的开发和前景作了展望。
第2章UWB技术简介2.1超宽带无线技术的背景超宽带技术最早可于追溯到100年前波波夫和马可尼发明越洋无线电报的时代，马可尼发明的火花隙发射器的信号就占据了很宽的频带。
现代意义上的超宽带无线电又称为冲激无线电技术，出现于20世纪60年代。
冲激无线电技术出现之后的应用长期仅限于军事、灾害救援搜索、雷达定位及测距等领域。
1978年美国Sperry研究中心Ross博士在IEEE期刊中以“时域电磁学”为标题对超宽带作了比较全面的综述，论述了超宽带信号波形的产生技术，时域处理方法与时域特征分析技术，相关的天线技术以及基带雷达技术等。
由于超宽带系统能够与其他窄带系统共享频带，从80年代开始，随着频带资源的紧张以及对于高速通信的需求，超宽带技术开始被应用与无线通信领域。
Scholtz详细地综述了这种被称为“冲激无线电”技术的应用，以及该技术的优点和缺点，表明在同一个区域中冲激无线电通信系统可以容纳大量的用户，而且这种冲激无线电超宽带信号具有比窄带信号更强的抗多径能力，从而使超宽带在无线通信中的应用开始受到广泛的关注。
超宽带技术在历史上还有一些其他的名称，如冲激雷达、基带脉冲、无载波技术等，这是因为在早期超宽带信号通常是不用正弦载波调制的窄脉冲，上述名称反映了当时超宽带信号的这个典型特点。
UWB技术多年来一直是美国军方使用的作战技术之一，但由于UW具有巨大的数据传输速率优势，同时受发射功率的限制，在短距离范围内提供高速无线数据传输将是UWB勺重要领域，如当前WLAN和WPAN勺各种应用。
此外，通过降低数据率提高应用范围，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、安全性高、系统复杂度低等优点；UW也使用与短距离数字化的音视频无线连接、短距离宽带高速无线接入等相关民用领域。
表2-1所示为UW里程碑事件。
表2-1 UWB里程碑事件2002 年4月22日，FCC颁布了UW占用带宽的有关条例，允许UW技术和产品参与商业化运作。
这一条例的颁布直接促进了基于UWE技术的通信系统的研发，给短距离高速无线通信系统的发展注入了新的活力。
为了跟踪这一技术的发展，并形成自主的知识产权，我国也开始了以“ 863项目”的形势扶持与资助这一技术和标准的研究与公关。