超宽带技术的发展
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。
超宽带技术在短距离无线通信中的应用与发展
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２１ ０ ０年 ８月
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超 宽 带 技 术 在 短 距 离 无 线 通 信 中 的 应 用 与发 展
浅谈超宽带无线通信技术的发展
浅谈超宽带无线通信技术的发展超宽带无线通信技术是一种近年来快速发展的通信技术。
它利用较大的带宽传输数据，可以实现较高的数据传输速率和较低的干扰、噪声抑制，广泛应用于军事、医疗、民用等领域。
随着技术的不断发展，超宽带无线通信技术也得到了快速的发展。
从最初的简单研究到今天的成熟应用，超宽带无线通信技术的发展历程可以分为三个阶段。
第一个阶段是在20世纪90年代初期，由美国军方开始开发。
其重点在于利用超宽带信号实现弱信噪比下的传输，并且在基带中采取分步传输技术，提高传输速率和可靠性。
第二个阶段是在21世纪初期，由学术界开始研究。
此时超宽带技术的全球标准化工作逐渐建立，主要标准为IEEE802.15.3a。
随着技术的不断提高，超宽带无线通信技术开始逐渐应用于民用领域。
第三个阶段是现代阶段，随着物联网的兴起，超宽带无线通信技术得到了越来越广泛的应用。
目前除了在民用领域得到了广泛应用外，还广泛用于医疗器械、汽车等领域，成为未来通信技术发展的一大趋势。
总的来说，超宽带无线通信技术的发展历程是一个不断探索、不断完善的过程。
虽然技术上还存在一些问题，但随着技术的不断提高，我们相信这种技术将会在未来实现更广泛的应用。
SWOT分析法是一种经典的市场营销分析工具，它可以帮助分析企业的内部优势、挑战、外部机会和威胁。
以下是SWOT分析法的分析内容和案例。
内部优势：公司有市场知名度、客户群体忠诚度高、高效的生产制造能力等。
比如，一家家具公司拥有自己的设计团队和品牌，能够生产高品质的家具，并且在当地市场一直处于领先地位。
挑战：公司面临的内部问题如组织结构不合理，管理者缺乏经验等。
比如，企业家在创办公司之初没有做好完备的管理规划，导致企业生产、运营方面的不顺畅。
外部机会：公司在市场发展、政策环境等方面面临的机会，如技术进步、市场竞争情况等。
比如，一家新兴的电动汽车制造商可以利用政府对新能源汽车支持政策和公众对环保的关注来扩大市场份额。
超宽带无线通信技术发展探析
无 线 通 信 技术 给 人 们 的沟 通 带来 了前 所 未有 的便利 ， 尤其
在 科 技 飞 度 发展 推 动下 ， 超 宽带 无线 通 信 技 术 的 出现使 通 信技 术 和 人 们 的 生活 迈 向 了全 新 的 阶段 。相 信 在 不久 的将来 超 宽 带
无 线 通 信 技 术会 被 应用 到 更 多 的领 域 ， 在 推 动我 国通信 技 术 发 展 的同时 ， 为 我 国的经 济发 展作 出突出贡 献 。
式， 提 供相 当于 计 算机 总 线 的传 递 速 度 ，以小巧 方 便 的 网络 储 存 设备代 替个 人终 端 。 超 宽 带无 线 通 信技 术 还 有这 隐 秘 性 的特 点 ， 这 符 合军 事 上 对 于信 息 传 输 的要 求 。军 事 部 门可 以采 用 低 截获 率 的 内部 无 线 通 信系 统 ， 进 行 地 波通 信 、新 型 雷达 系统 和 无人 驾 驶 飞机 等 方 面 的 改进 和 完善 。同 时 ， 对 于现 在 流 行 的 隐身 技 术 ， 例如 ， 隐 形 舰艇和 隐 形飞机 等 ， 在传 统 的信 号频 带 范围 内隐形 效果 较好 ， 而 一 旦遇 到 超宽 带 隐 身物 体 将无 所 遁 形 ， 这 样就 促 使 军事 上 不 得 不发展 更新 的技 术 ，以应对 超 宽带 系 统带来 的影 响 。 超 宽带 无 线通 信 技 术还 具 备 目标 精 确 的特 点 ， 这一点可 以 被 军方 用 来 开发 定 位 系统 ， 凭 借 极其 微 弱 的 同步 脉 冲 实现 锁 定 高速 运行 物体 的 目标 ， 并将 返 回的数 据 以图像 的方式 呈现 出来 ， 实 现对 物体 位 置 的 准确 定位 ， 这 对于 军 方 搜 寻 目标 ， 实 施 精准
超宽带技术—UWB
单击此处编辑母版标题样式 ◆UWB的发展 的发展
应用到民用领域
至今
FCC开放频带 FCC
2002年 年
第一个专利被授予
1973年 年
最早美国提出 1960年提出
单击此处编辑母版标题样式 ◆UWB的技术特点 的技术特点
工程造价低
抗干扰性能强
干扰问题 超宽带系统应用中存在一个 与现有其他无线通信系统的 传输速率高 UWB 共存问题。由于超宽带系统 使用很宽的频谱，因此与很 多其他的无线通信系统频谱 重叠。
家庭办公
电脑电话及移 动设备
单击此处编辑母版标题样式 ◆UWB的应用 的应用
军事应用 （1）UWB雷达(探测地雷、反恐穿墙雷达 ）。
军事应用
单击此处编辑母版标题样式
（2）UWB生命探测雷达
军事应用
单击此处编辑母版标题样式
（3）军事通信。
战术通信网络
单兵作战示意图
单击此处编辑母版标题样式 ◆UWB的应用 的应用
单击此处编辑母版标题样式 UWB与其他的无线技术比较 与其他的无线技术比较
UWB <=1G <=1 <10
IEEE802.11a <1M 1-100 10
蓝牙 54M >=1 10-100
HomeRF 1-2M <=1 50
速率（bps）
功率（mW）
距离（m）
应用范围
探测距离 多媒体
电脑和 Internet网关
带宽极宽
发射功率小
消耗电能小
单击此处编辑母版标题样式 ◆UBW与其他无线技术的比较 与其他无线技术的比较
（1）UWB与IEEE802.11a IEEE802.11a是由IEEE指定的无线局域网标准之 一，物理层速率在54Mbps，传输层速率在25Mbps， 它的通信距离可能达到100M，而UWB的通信距离 100M UWB 在10M左右。在短距离的范围内（如10M）UWB 可以达到上千兆，是IEEE802.11a的几十倍；超过 这个距离范围（即大于10M），由于UWB的发射 功率受限。UWB就性能差了很多（目前的产品的 有 效 距 离 已 经 扩 展 到 2 0 M 左 右 ） 。
UWB技术发展趋势
UWB技术发展趋势超宽带（Ultra-Wideband，UWB）技术是一种短脉冲信号传输技术，具有宽带、低功耗和高精确度的特点。
近年来，随着无线通信和物联网技术的快速发展，UWB技术也得到了广泛的关注和应用。
本文将探讨UWB技术的发展趋势。
1. UWB技术在室内定位方面的应用UWB技术在室内定位方面具有很大的潜力。
通过利用UWB 技术的高精确度和低功耗特点，可以实现对室内物体位置的精确定位和跟踪。
这在室内导航、室内定位服务和物体追踪等领域有着广泛的应用前景。
2. UWB技术在物联网方面的应用物联网是当前互联网领域的一个重要发展方向，而UWB技术在物联网中也有着重要的应用价值。
通过利用UWB技术的宽带特性，可以实现高速数据传输和低功耗通信，从而为物联网设备之间的无线通信提供高效可靠的解决方案。
3. UWB技术在智能家居方面的应用智能家居是未来家庭生活的重要方向，而UWB技术在智能家居中的应用也越来越受到重视。
通过利用UWB技术的高精确度和低功耗特点，可以实现智能家居设备之间的快速数据传输和无线通信，提高家居自动化系统的效率和稳定性。
4. UWB技术的发展挑战尽管UWB技术在许多领域具有广泛的应用前景，但也面临一些发展挑战。
其中之一是技术标准的制定和统一，目前各个厂商和组织对UWB技术的标准存在差异，需要加强合作和协调，以推动UWB技术的进一步发展和应用。
5. 总结总体来说，UWB技术在室内定位、物联网和智能家居等领域有着广泛的应用前景。
通过解决技术标准问题，加强合作和协调，UWB技术有望实现更广泛的应用和发展。
未来随着无线通信和物联网技术的进一步发展，UWB技术有望实现更大的突破和创新，为人们的生活带来更多便利和可能性。
参考资料：。
超宽带技术(UWB)概述
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。 实际应用中，绝对带宽有−3dB绝对 带宽、−20dB绝对带宽等不同选择。
相对带宽（Fractional Bandwidth）
( fH fL ) 2 (2.8 1.2) 2
fL 1.2 GHz fH 2.8 GHz
窄带
相对带宽
fH fL ( fH fL )
2
2.8 1.2 (2.8 1.2)
100% 80% 2
宽带 UWB
相对带宽<1% 1%<相对带宽<20%
相对带宽>20%
UWB定义
分数带宽（FBW）＝绝对带宽/中心频率 DARPA：FBW>25％ （－20dB） FCC：FBW>20％或者绝对带宽>0.5GHz （－10dB）
超宽带技术(UWB)概述
超宽带技术概述 Ultra-W i d e b a n d ,
UWB
单位频带
发射功率
窄带
宽带
超宽带 频率
超宽带（UWB）发展简史
• 19世纪末期，马可尼演示的第一个无线通信系统就涉及了脉冲超宽带 的概念；最早的超宽带又称为 Impulse Radio ；
• 1942年，随机脉冲系统专利，上世纪六七十年代在雷达信号处理领域 有成功应用；
–超宽带(UWB)原来专属军方使用的技术，1998 年FCC征询用于民用的意见，2002年2月确定辐 射模板正式将其解禁。
非正弦载波调制传输：
• 非正弦载波调制传输：
• 第一个基于UWB无线电通信的脉冲技术为Spark Gap无线 电通信技术，主要用来传送摩尔斯电码。
超宽带无线通信技术的应用及发展前景分析
超宽带无线通信技术的应用及发展远景剖析【纲要】文章概括了超宽带无线通信技术的观点及特色，并总结了超宽带无线通信的优势，在此基础上，针对超宽带无线通信技术的实质应用进行了深入地剖析，旨在为同行供给参照借鉴。
【重点字】超宽带无线通信电子通信优势应用跟着全世界各地通信网络的快速，超宽带无线通信技术作为新兴技术也获取了快速的发展，在这个技术领域里，超宽带技术拥有较大的发展远景，进而在我国各个领域获取了宽泛的应用。
当前，超宽带技术在应用中变得愈来愈成熟，相信在将来的信息网络中将会发挥的重要性的作用。
下边联合笔者的工作经验，商讨了超宽带无线通信技术的应用及发展远景。
一、超宽带无线通信技术概括超宽带无线通信技术是指能够在超宽带的带宽长进行信号的传输。
超宽带一词最先使用于美国的国防部，那时是为了利用超宽带技术来实现对某一频次范围内信号的定义。
与一般通信方式对比，超宽带技术采纳的是一种极短的脉冲信号，每个脉冲信号的连续时间往常只有几十皮秒到几纳秒，在最大数据的传输速率上能够实现每秒几百兆比特。
二、超宽带无线通信的优势2.1 使用的宽带大、传输速率高超宽带无线通信技术和其余无线系统对比，拥有制造成本低的优势，同时在生产制造过程中所用技术简单，发送功率要比现有的无线系统要低好多。
在无线通信系统发展中，其空间容量也更大。
在频域上，超宽带无线通信技术在超越上拥有很广的范围，能够保证在喧闹复杂的环境中不被检测到，拥有很强的安全性。
同时，无线通信技术拥有相当高的穿透力，宽泛的应用于检测、定位等领域。
超宽带无线通信技术所供给的高速率的无线通信数据传输速率能够同时知足很多大容量的多媒体流的传输。
2.2 拥有高强度的保密性超宽带无线通信技术采纳的信息接收系统是采纳的跳时扩频。
只有超宽带无线通信系统的接收机知道发送端的脉冲序列，才能在数据信号发射和接收的过程中保证高度的安全性。
同时超宽带无线通信技术拥有低功率的发射优势，在信息化和数字化发展的信息时代，很难在喧闹的环境中被检测到。
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超宽带技术的发展
随着无线通信技术的发展，21世纪的世界将很快从网络时代进入无线互联时代。
新兴的无线网络技术，例如WiFi、WiMax、ZigBee、Ad hoc、BlueT ooth和UltraWideBand(UWB)，在办公室、家庭、工厂、公园等大众生活的方方面面得到了广泛应用，基于无线网络的定位技术的应用更加具有广阔的发展前景。
根据投资银行Rutberg 公司、无线数据研究集团和国际数据公司等的预测，网络新技术将在未来的3年内达到几百亿甚至上千亿美元的营业收入，而无线定位技术的应用将在其中占有至少上百亿美元的份额。
除了全球定位系统(GPS)在导航和室外环境的应用定位以外，人们对室内定位、短距离定位等应用不甚了解。
未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合，实现无缝的、精确的定位。
现有的网络技术还不能完全满足这个要求，而UWB技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，在众多无线定位技术中脱颖而出，成为未来无线定位技术的热点。
UWB的定位优势
无线定位技术和方案很多，常用的定位技术包括红外线、超声波、射频信号等，但都不适合室内定位。
红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性；超声波受多径效应和非视距传播影响很大，不能用于室内环境；而射频信号普遍用在室外定位系统中，应用于室内定位存在局限。
GPS是目前应用最为广泛的室外定位技术，它是20世纪70年代初美国出于军事目的开发的卫星导航定位系统，主要利用几颗卫星的测量数据计算移动用户位置，即经度、纬度和高度。
一般用于车辆导航和手持设备。
在此基础上，还出现了增强型GPS，辅助GPS 等技术，它们可以广泛用于航空、航海和野外定位等领域。
利用GPS进行定位的优势是卫
星有效覆盖范围大，定位导航信号免费；缺点是定位信号到达地面是较弱，不能穿透建筑物，因此不适合室内定位，此外定位器终端的成本较高。
GPS所能达到的定位精度范围在5m-20m。
当前比较流行的Wi-Fi定位是IEEE802.11的一种定位解决方案。
目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低，但Wi-Fi收发器只能覆盖半径90m以内的地理区域，很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗较高。
蓝牙技术应用于定位，与Wi-Fi有很多相似之处，主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库；同样有定位误差不稳定，受噪声信号干扰大的缺点。
由此可见，随着定位技术的发展和定位服务需求的不断增加，无线定位技术必须克服现有技术的缺点，满足以下几个条件：a)高抗干扰能力；b)高精度定位；c)低生产成本；d)低运营成本；e)高信息安全性；f)低能耗及低发射功率；g)小的收发器体积。
以上几种技术方案，都不可能完全满足这些要求。
而UWB用在无线定位上，能够基本满足上述要求，因此成为未来无线定位的首选。
UWB是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术。
UWB信号是带宽大于500MHz或基带带宽和载波频率的比值大于0.2的脉冲信号(UWBWG，2001)，具有很宽的频带范围，FCC规定UWB的频带从3.1GHz～10.6GHz，并限制信号的发射功率在-41dBm以下。
由此可见，UWB聚焦在两个领域的应用上，一是符合IEEE802.15.3a标准的短距离高速数据通信，即无线无延迟地传播大量多媒体数据，速率要达到1OOMbit/s-500Mbit /s；另一个是符合IEEE802.15.4a的低速低功率传输，用于室内精确定位，例如战场士兵的位置发现、工业自动化、传感器网络、家庭/办公自动化、机器人运动跟踪等。
UWB信号的特点说明它在定位上具有低成本、抗多径干扰、穿透能力强的优势，所以可以应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能提供十分精确的定位精度。
UWB定位技术
1 理论基础
UWB定位技术属于无线定位技术的一种。
无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法，即定位算法。
目前最常用的定位技术主要有：时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、到达时间定位(TOA)和到达时间差定位(TDOA)等。
其中，TDOA 技术是目前最为流行的一种方案，除了用于GSM系统，在其他诸如AMPS和CDMA系统中也广泛应用，UWB定位采用的也是这种技术。
2 方案讨论
通常，UWB定位系统设定几个定位参考点(根据实际需要)，以接收待测点(数量上百)发出的高斯脉冲信号。
为了避免信号发生碰撞，每个待测点都有自己的代码序列。
当一个高斯脉冲中代码序列被参考点收到时，它将在一个时间整合相关器内与当前产生的一个对照序列作比较。
当收到信号的位移与对照信号相吻合，即出现一个相关高峰信号。
这样就容易判断是否收到正确的代码序列。
处理接收到的脉冲序列得到接收时间，从而利用节2.1的算法计算得到待测点的坐标。
上述系统存在许多误差源。
发送端的误差包括待测点传送代码序列的处理时间、从MAC 层到信道的等待时间以及在物理层比特的传输时间；空间传播误差主要是无线链路的传播环境带来的时延；接收端误差包括物理层比特的接收时间和代码序列传送到应用层的时间。
此外，还有NLOS影响、接收噪声与参考点之间的同步以及求解方程带来的误差等，都是在设计系统时需要注意的问题。
目前美国海军已经开发了一种军用的UWB定位系统PAL(Precision Asset Location)，在L波段工作，瞬时带宽可以达到约400MHz。
参考点使用高速隧道二级管检测器来进行UWB脉冲的边缘检测，从而可以实现在多径环境中找到第一个到达的脉冲信息，通过优
化算法算出待测点坐标。
待测点有一个短脉冲发射器，峰值输出功率约0.25W，数据包突发长度40bits，发送周期5s，发射器平均输出功率-79dB/MHz。
这个功率比FCC规定的功率还要低38dB。
该系统的试验已成功，它在大型集装箱货物环境下可以达到理想的定位精度，但是在小型货物定位时，精度不够理想，改进的PAL系统的商用化正在进行之中。
此外，美国AetherWire公司已经开发出最先进的芯片Aether5和Driver2，它是基于COMS和UWB频谱开发的，具有体积小、功耗低、穿透力强，不易被察觉和定位精度高等特点，现已广泛用于消防、反恐等重大领域。
前景展望
采用UWB进行无线定位，可以满足未来无线定位的需求，在众多无线定位技术中有相当大的优势，目前的研究表明超宽带定位的精度在实验室环境已经可以达到十几cm。
此外，超宽带无线电定位，很容易将定位与通信结合，快速发展的短距离超宽带通信无疑将带动UWB在定位技术的发展，而常规无线电难以做到这一点。
虽然无线精确定位技术已有了多年发展，但目前超宽带技术正处于发展初级阶段，精确定位技术的商业化正在进行之中，定位算法还有待改进。
随着超宽带技术的不断成熟和发展，市场需求的不断增加，相信不久超宽带定位技术就可以完全实现商业化，精确的超宽带定位系统将会得到广泛应用。