超宽带无线通信技术的特点与发展方向
《物联网工程实施与运维》课件——项目7 超宽带技术

技术的研究工作也主要局限于军方,直到20世纪90年代,“超宽带”这一术语由
美国国防部首先提出,并应用于超宽带通信、超宽带导航、超宽带雷达、超宽带微
波炸弹等。目前,它逐步转入民用阶段,并在无线电,音、视频和数据传输及家用
设备领域内得到迅速发展。
收端必须在知道发射端扩频码的条件下才能解调出发送的数据信息,因而提高了安
全特性。
5)
距离分辨率高
利用通信电波来回传输的时间长短,确定距离的计算公式为式7.3。
即传输的时间T=10^-9~10^12 s时,距离d的分辨率在厘米以内。
由于常规无线通信的射频信号大多为连续信号或其持续时间远大于多径传播时
✓ 监视系统:1.99GHz~10.6GHz;
✓ 医疗系统、通信和测量系统:3.1GHz~10.6GHz;
✓ 车载雷达:22GHz~29GHz,另外,中心频率和最高辐射电平点的频率必须大
于24.075GHz。FCC对超宽带设备的功率辐射限制以EIRP指标给出。所谓EIRP,
即有效全向辐射功率,是一个天线的输入功率与某个指定方向天线增益的乘积相对
信号是一些超短时的脉冲,其频率很高,故发射器可直接用脉冲激励天线,且
不需要功放与混频器;同时在接收端也不需要中频处理,因此,必然会使发射
机和接收机的结构简单化。
2)
功耗低
信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为式7.2。
式7.2中,C为信道容量(用传输速率度量),B为信号频带宽度,S为信号功率,
衰落掉的能量只是信号总能量很小的一部分。
7)
频带利用率高及信道容量大
从时域看,超宽带通信是对超窄脉冲进行调制,脉冲波形有梯形波、钟形波、
浅谈超宽带无线通信技术的发展

对超宽带无线通信技术机理的全面分析,有助于引导电信运营商以及技术人员从思维层面形成系统化认知,明确该项技术的主要应用流程以及相关参数要求,为相关技术研发以及应用工作的开展提供方向性引导。
超宽带无线通信技术由美国率先提出,并对超宽带的界限进行了梳理,明确提出当一个信号在20dB 环境下,当宽带超过1.5GHz 时,就可以认定该信号为超宽带信号。
随着技术的不断成熟,超宽带无线通信技术被广泛应用于各个领域,并在应用环节,积累了较多的经验。
超宽带无线通信技术作为一种成熟的技术方案,依托特殊的网络调制方案以及多址技术,能够在段距离内实现超高速的数据传输,其基本运行方式如图1所示。
与传统的无线通信技术不同,超宽带无线通信技术实现了对无线局域网以及个人局域网的升级,借助于载波频率直接进行数据的传输与交互,充分满足现阶段无线通信网络的使用需求[1]。
2 超宽带无线通信技术的特点超宽带无线通信技术优势较为明显,通过分析相关技术应用的合理性以及有效性,帮助相关企业以及人员进一步明确超宽带无线通信技术应用的必要性,在一定程度上,降低超宽带无线通信技术应用难度。
2.1 通信距离短根据实践经验来看,无线通信空间距离的长短对于信号强度有着最为直接的影响,无线通信的空间距离越大,信号强度衰减的越快,通信质量越差。
由于超带宽无线通信技术的技术机理,使得其在短距离通信方面有着巨大优势,在中长距离无线通信中,信号衰减较快,信号强度较弱,无法满足通信需求。
从相关科研机构公布的数据来看,当距离超过12km 时,超带宽无线通信的信道容量将会急剧下降,小于传统无线通信的窄带系统信道容量,因此无线通信网络搭建的过程中,技术人员应当做好相应的准备工作,根据相关区域的实际,进行技术方案的制定与优化,确保超宽带无线通信技术作用的有效发挥。
2.2 分辨率高超带宽无线通信技术使用窄脉冲,这种脉冲持续时间较短,传播距离较为有限,但是窄脉冲在时间维度以及空间维度上的分辨率相对较强,这种技术特性使得超宽带无线通信技术的多径分辨率较高。
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。
超宽带无线通信相关技术若干方面探讨

超宽带无线通信相关技术若干方面探讨引言随着生活节奏的加快,信息的更新换代速度也在日益加快,而在现代生活中个体如何能够不落伍,群体如何能够及时掌握最新世界和相关信息动态,是现代人与人之间的竞争、国家之间的竞争、经济实体之间的竞争以及军事紧竞争的关键。
超宽带技术是一项发展潜力巨大的新型通信技术,近年来取得了突破性进展,使得其技术更加成熟,在无线通信领域得到了广泛应用,并即将在未来高速发展的信息网络中发挥日益重要的作用。
而在生活中,由于人们的生活和工作的需要,对无线网络的要求也越来越高,人们的生活和工作俨然已经不能离开无线通信机技术和无限网络了。
因此无线通信技术现已成为人们开发的热点,并被视为下一代网络技术的关键点之一。
1、超宽带无线通信技术概念超宽带(Ultra Wide Band)技术是在20世纪90年代发展起来的一种具有巨大发展潜力的新型通信技术,被列为未来十大通信技术之一。
超宽带通信技术简称UWB,UWB是一种“特立独行”的无线通信技术,它将会为无线局域网LAN 和个人局域网PAN接口卡和接入技术带来低功耗、高宽带并且相对简单的无无线通信技术[1]。
无线通信技术具有抗干扰能力强、传输速率高、带宽极宽、频率利用率高,系统容量大、发射功率低、保密性好、通信距离短、多径分辨率高、便捷等特征。
其中有缺点也有优点,而今后的超宽带无线通信技术只会朝着优点越来越多缺点越来越少的方向发展,因此,超宽带技术的发展前景很乐观。
2、超宽带无限通信技术特点分析2.1传输率高,抗干扰力强其传输率高主要体现在两个方面:一,在发送信号功率谱密度高、距离近的情况下能够实现高达千兆、少则上百兆的传输速度,这是一般传输速度不可及的;二,是在发送信号功率普渡很低,距离较远的情况下,由于超宽带通信使用的是上千兆赫兹的宽带频,因此其传输速度依旧可达到几十兆每秒的传播速度,比普通蓝牙的传输速递快上百倍[2]。
抗干扰能力强:超宽带无限传输信号可以再接收端有效的恢复信号,扩大增益,超宽带技术能够适应各种频带的宽度,抵抗各个频率段信号的干扰,具备较强的抗干扰力。
超宽带基础知识

超宽带基础知识目录1.内容概括................................................2 1.1 超宽带技术概述.........................................2 1.2 研究背景与意义.........................................31.3 论文结构安排...........................................42.理论基础................................................5 2.1 电磁波基础.............................................6 2.1.1 电磁波的产生与传播...................................7 2.1.2 电磁波的分类.........................................8 2.2 超宽带技术的原理.......................................9 2.2.1 超宽带技术的定义....................................10 2.2.2 超宽带技术的特点....................................10 2.3 超宽带通信系统架构....................................11 2.3.1 发射机设计..........................................13 2.3.2 接收机设计..........................................142.3.3 信号处理............................................163.关键技术分析...........................................17 3.1 调制技术..............................................18 3.2 编码技术..............................................193.2.1 二进制编码..........................................213.2.2 多进制编码..........................................223.2.3 循环冗余校验(CRC)...................................243.3 同步技术..............................................244.超宽带应用实例.........................................264.1 军事通信..............................................274.2 卫星通信..............................................284.3 无线局域网............................................294.4 个人移动通信..........................................314.5 物联网(IoT)通信.......................................335.超宽带技术的发展趋势...................................345.1 技术发展展望..........................................355.2 应用领域拓展..........................................365.3 挑战与机遇............................................386.结论与展望.............................................386.1 研究成果总结..........................................396.2 未来研究方向..........................................406.3 对超宽带技术发展的建议................................421. 内容概括超宽带(UWB)技术是一种短距离通信技术,其工作原理基于时间差定位和多径传播。
超宽带综述

一、超宽带信号的定义及其特点两个常用概念能量带宽:相对带宽:定义1990年美国军方首次提出“超宽带”这一概念,并规定在-20dB处的绝对带宽大于或相对带宽大于25%的任何信号均称之为超宽带信号。
2002年,FCC对美国军方的定义作了修改,规定信号-10dB绝对带宽大于或相对带宽大于、等于20%,就称之为超宽带信号。
这个定义使得超宽带信号不再局限于脉冲发射.超宽带技术的特点超宽带技术在历史上还有其他的名称,如脉冲无线电 (ImpulseRadio),时域脉冲,无载波技术等。
上述名称反映了超宽带信号在时域上持续时间极短,在频域上覆盖了很宽的频带这个典型特点。
超宽带技术具有如下优势:(1)辐射谱密度低超宽带通信系统使用很低的功率谱密度发射信号,功率谱密度与窄带系统接收端的背景噪声电平持平。
因此,超宽带系统对窄带系统的干扰小,能与其他通信系统共享频谱资源。
此外,低的辐射谱密度使得信号的隐蔽性特别强,被截获和检测的概率低,保证了通信的安全性。
(2)传输速率高超宽带极窄脉冲信号的本质特点就是具有极宽的带宽,由香农信道容量公式可知,信道容量与带宽呈近似线性关系。
因此,超宽带系统具有很大的系统容量。
超宽带的这种特性非常适用于高速率数据传输的无线通信系统,理论的最大数据传输速率可达到1GbPs。
但是,由于辐射谱密度低,超宽带系统只能应用于10米内的短距离高速无线通信。
(3)多径分辨能力强在无线通信系统中,信道情况比较复杂,发射机和接收机之间存在许多障碍物。
发射信号经过多次反射、散射、绕射后经过不同的路径到达接收端。
由于经过不同路径的信号其幅度的衰减和时间的延迟都是不同的,所以在接收端这些信号的叠加会引起信号的衰落,窄带系统尤为严重。
在超宽带系统中,承载数据信息的是持续时间在纳秒级的时间离散窄脉冲,经多径反射的延时信号与直达信号在时间上是可以分离的。
因此,超宽带信号具有很强的分辨多径衰落能力。
(4)极宽的带宽一个基带极窄脉冲从时域经傅里叶变换到频域,其频率覆盖范围从直流(DC)到几个甚至十几个GHz的频率位置。
超宽带通信技术研究及最新发展动向
当前国内外超宽带通信最新的研究及应用情况 , 了超宽带通信的发展动向和进一步研究的课题 。 展望 关键词 :W ; U B 超宽带 ; 脉冲通信 ; 准制定 标
中图分类号 T 9 N2 文献标识码 : A
On c m mu iain tc n q ewi l a—w d b n n t aetd v lp e t o n c t eh iu t u t - o h r i e a d a d i lts e eo m n s
det gfr ,faue futa—wd a d i a a iai om etrso l n r ieb s nl n
,a di e ts d d a p e f n aema eb t th mea d ara .I n t hts t ya p  ̄ a o r d oh a o bo d ti s u n i n s
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超宽带技术是一种新型的无线通信技术 。它通
维普资讯
西北 水 电 ・ 0 8年 ・第 1 20 期
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}] 。。作者从3 个时间偏移分量分别进行分析:
+ ∞
强的穿透能力 , 以辨别 出隐藏 的物体 或墙体后运 可
() 时移的 冲 1 相同 脉 序列: (-T 形式 ∑wt j ) f
一
形式 I 为 : 2
+ ∞
:( £ )=∑wt 一 (一
J 一∞ =
一 d ]() 8 )1
式中:; () £为第 k 个用户的发射信号, 它是大量
的具有不同时移的单周期脉冲之和; £为传输 的 () 单周期脉冲波形 , 可以为二阶高斯脉冲、 高斯双峰脉 冲或者瑞利脉冲 , 从该发射机时钟 的零时刻 (( ) t k 0 开始 ; ) 第 个 脉 冲的起 始 时 间为 +c +
uwb测距方案
uwb测距方案UWB(Ultra-Wideband)是一种超宽带无线通信技术,具有高精度、高可靠性和大容量的传输特点,被广泛应用于测距领域。
本文将介绍UWB测距方案的原理、应用场景和发展趋势。
一、UWB测距原理UWB测距方案通过发送具有极短脉冲宽度和宽带频谱的信号,利用相对时间差(Time of Flight)或相对信号强度(Received Signal Strength Index,RSSI)来测量距离。
其原理如下:1. 相对时间差测距法:通过计算从发送器发出的脉冲到接收器接收到的脉冲的传播时间差来计算距离。
这种方法适合于室内环境,可以实现高精度测距。
2. 相对信号强度测距法:通过测量接收到的信号强度来推断距离。
这种方法相对简单,适用于室外环境或距离较远的测距场景。
二、UWB测距应用场景UWB测距方案具有广泛的应用场景,其中包括但不限于以下几个方面:1. 室内定位:UWB测距技术可以在室内环境中实现高精度的人员或物体定位,广泛应用于智能家居、商场导航、安防监控等领域。
2. 车联网:UWB测距可以应用于车辆之间的距离测量和通信,实现车辆自动驾驶、车队协同和交通管理等功能,提高交通安全和效率。
3. 工业自动化:UWB测距方案可以用于工业自动化中的定位和跟踪,如无人机航线规划、机器人导航等,提高生产效率和安全性。
4. 物流追踪:UWB测距技术可以实现货物在仓储和物流环节的准确定位和追踪,提高物流管理的效率和精确度。
三、UWB测距发展趋势随着无线通信技术的不断发展,UWB测距方案也在不断演进和创新,具有以下几个发展趋势:1. 高精度和远距离:UWB测距方案将追求更高的测距精度和更远的传输距离,以应对各种复杂环境和应用需求。
2. 低功耗和小型化:未来的UWB测距设备将越来越小型化,功耗更低,以满足移动设备和物联网终端的需求。
3. 多模式融合:与其他无线通信技术(如蓝牙、Wi-Fi)相结合,实现UWB与其他技术的协同工作,在不同应用场景下充分发挥各自的优势。
超宽带芯片
超宽带芯片
超宽带(UWB)是一种无线通信技术,可以实现高速数据传
输和定位功能。
超宽带技术的特点是频谱利用率高、抗干扰性强、能量消耗较低。
超宽带芯片是超宽带技术的核心组成部分,是实现超宽带通信的关键。
超宽带芯片是一种复杂的集成电路,它的设计和制造需要考虑很多因素。
首先,超宽带芯片需要支持高速数据传输,在很短的时间内传输大量的数据。
因此,芯片设计需要考虑如何提高数据传输速度和吞吐量,同时保持传输的可靠性和稳定性。
其次,超宽带芯片需要具备良好的抗干扰性能。
由于超宽带技术需要在很宽的频率范围内传输数据,因此容易受到其他无线设备的干扰。
为了应对这种干扰,芯片设计需要采取一系列的措施,如使用高度集成的射频前端和数字信号处理器,采用频谱分析和自适应调制等技术来降低干扰。
此外,超宽带芯片还需要考虑其能耗问题。
由于超宽带技术可以实现低功耗的传输,在一些应用领域如物联网和智能家居,对芯片的能耗要求比较高。
芯片设计需要尽可能减小能耗,同时保持较高的性能和稳定性。
最后,超宽带芯片还需要考虑尺寸和成本。
随着无线通信设备的普及,对芯片尺寸和成本的要求越来越高。
芯片设计需要尽可能减小芯片的尺寸和成本,提高生产效率和市场竞争力。
综上所述,超宽带芯片是超宽带技术的核心组成部分。
其设计
和制造需要兼顾数据传输速度、抗干扰性、能耗、尺寸和成本等多个因素。
随着超宽带技术的不断发展,超宽带芯片的研究和应用前景将会更加广阔。
探析超宽带无线通信技术的发展
探析超宽带无线通信技术的发展作者:郝冬梅来源:《中国新通信》 2018年第3期【摘要】随着信息化技术的发展,无线通讯取代了传统信息传递模式,而且随着数字化时代的逐步覆盖,我国通讯技术已经有着翻天覆地的变化了。
超宽带无线通讯技术正在全面影响这个时代,从日常生活到军事科技领域,无一不存在着超宽带无线通讯技术的身影。
因此本论文将从超宽带无线通讯技术角度出发,针对其发展以及未来的前景进行探讨。
【关键字】超宽带无线通信技术通讯科技无线技术一、超宽带无线通信技术的概念超宽带无线通信技术,是指拥有更宽带宽的,在信号的传输上拥有更强功能的技术。
超宽带一次最早出现于美国,而其出现最初是由于国防部对频率信号的定义。
与传统的有线通讯技术不同,无线通讯技术以脉冲信号技术为基石,实现数据的迅速传递,往往时间只有几十皮秒到几纳秒。
这也为信息的告诉传递提供了全新的方式,其广泛推广成就如今信息“高速公路”的现状。
二、超宽带技术的特点超宽带技术出现的时间较短,但其凭借超高能特性,成为当下新兴的技术。
无线网络一对多的能效不同于旧有的有线技术,无论是在传输特点、耗能、带宽等等方面都占据更佳的优势,成为新兴的技术选择。
其技术特性可概括为以下四个方面。
1、共存性特点。
超宽带能够同时与气压通信系统共享频谱,这一共存性特点为其行业领域的拓展奠定了基础。
同时,超宽带技术的发射装备功率较小,其在应用上大大降低了局限性。
一般的超宽带通信频谱范围广泛,对其他信号并不存在影响,因此在使用过程中,超宽带的这一特性为其在各个领域的发展提供基础可能。
2、发射功率低。
超宽带技术在发射信号的处理上更为简单,通过采用低增益通过天线发射,以低功率进行远程距离的信号发射,甚至能穿墙、穿地,拥有着简单处理、覆盖范围广泛的特性。
这也是超宽带技术能迅速普及的原因之一。
3、传输率高,抗干扰能力强。
超宽带无线通信技术有着快速的传送速率,在信息的传递上占据高效、便捷的优势,甚至能达到每秒几百兆比特的速度,远超于蓝牙。
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超宽带无线通信技术的特点与发展方向
近年来,超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。
UWB(Ultra-Wideband)超宽带,一开始是使用脉冲无线电技术,此技术可追溯至19世纪。
后来由Intel等大公司提出了应用了UWB的MB-OFDM技术方案,由于两种方案的截然不同,而且各自都有强大的阵营支持,制定UWB标准的802.15.3a工作组没能在两者中决出最终的标准方案,于是将其交由市场解决。
至今UWB还在争论之中。
UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲,脉冲覆盖的频谱从直流至GHz,不需常规窄带调制所需的RF频率变换,脉冲成型后可直接送至天线发射。
脉冲峰峰时间间隔在10 - 100 ps级。
频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。
UWB 信号在时间轴上是稀疏分布的,其功率谱密度相当低,RF可同时发射多个UWB信号。
UWB信号类似于基带信号,可采用OOK,对映脉冲键控,脉冲振幅调制或脉位调制。
UWB 不同于把基带信号变换为无线射频(RF)的常规无线系统,可视为在RF上基带传播方案,在建筑物内能以极低频谱密度达到100 Mb/s数据速率。
1 UWB的产生与发展
超宽带(UWB)有着悠久的发展历史,但在1989年之前,超宽带这一术语并不常用,在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。
1989年,美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语,并规定:若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz 或相对带宽大于25%,则该信号为超宽带信号。
其中,fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。
图1给出了带宽计算示意图。
可见,UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。
UWB(UltraWideband)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。
UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势,主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭。