UWB超宽带传输技术及其应用

UWB超宽带传输技术及其应用
UWB超宽带传输技术及其应用

新型高速无线传输技术及应用

摘要UWB技术是目前最理想的低功耗、高带宽的短距离无线传输技术。UWB技术的相关研究以及应用也成了目前研究的热点话题。介绍了UWB的基本技术及相关知识,包括其定义、技术实现、相关调制技术及优缺点。并将UWB与其他几种技术做简单比较,突现了UWB在高速率传输、低功率发射、低功耗、大空间容量等多方面的优势。最后,介绍了UWB在数字家庭及无绳USB方面的应用。

UWB(Ultra WideBand)是一种短距离的无线通信方式。其传输距离通常在10m以内,使用1 GHz以上带宽,通信速度可以达到几百Mbit/s以上。UWB不采用载波,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,适用于高速、近距离的无线个人通信。FCC规定,UWB的工作频段范围从3.1 GHz到10.6 GHz,最小工作频宽为500MHz。超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面。一个是传输带宽,另一个是采用不采用载波方式。从传输带宽看,按照美国联邦通信委员会FCC的定义:信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25%的为超宽带。超宽带传输技术直接使用基带传输。其传输方式是直接发送脉冲无线电信号,每秒可以发送数10亿个脉冲。然而,这些脉冲的频域非常宽,可覆盖数Hz~数GHz。由于UWB发射的载波功率比较小,频率范围很广,所以,UWB相对于传统的无线电波而言,相当于噪声,对传统的无线电波影响相当小。UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。

一、UWB的实现

UWB系统结构实现比较简单,UWB发射器直接用脉冲小型激励天线,允许采用非常低廉的宽带发射器。在接收端,不需要中频处理。高速数据传输时,民用商品中,一般要求UWB信号的传输范围为10 m以内,其传输速率可达到5 00 Mbit/s以上。UWB系统使用间隙的脉冲来发送数据,有很低的占空因数,系统耗电可以做到很低。在高速通信时,系统的耗电量仅为几百μW~几十mW。民用的UWB设备功率一般是传统移动电话功率的1/100左右,是蓝牙设备功率的1/20左右。安全性方面,作为通信系统的物理层技术具有天然的安全性能。由于UWB信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内,对一般通信系统,UWB信号相当于白噪声信号,并且在大多数情况下,UWB信号的功率谱密度低于自然的电子噪声,从电子噪声中难以检测出脉冲信号。UWB比其它无线技术要简单得多,只需要以一种数学方式产生脉冲,并对脉冲调制,而这些电路都可以被集成到一个芯片上,可实现全数字化,大大降低了设备的成本。UWB还具有多径分辨能力强、定位精确等特点。图1,示出超宽带无线通信系统的基本结构[4]。

图1超宽带无线通信系统基本结构

二、UWB脉冲调制技术介绍

目前,用于UWB的满足特定频谱要求的脉冲波形,根据频谱特性可分成基带脉冲和特殊脉冲两类。经典的超宽带系统采用基带脉冲波形。包含从低频到GHz频率的连续带宽。常见的如矩形脉冲、高斯脉冲、高斯单脉冲和瑞利单脉冲等。但矩形脉冲和高斯脉冲具有很大的直流分量,只适用于学术研究。工程上要求不含直流分量,因此,采用极短的高斯函数的各阶导数作为发射脉冲,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间,这些脉冲所占用的频带范围很宽,可达到几GHz。设H、L和C分别为带宽的高端频率、低端频率和中心频率,B为相对带宽,MB为绝对带宽,则在B为-10dB点处应有[1]:

(1)

或MB>500 MHz在信号调制时,可以采用单个脉冲传递不同的信息,即单脉冲调制;也可以用多个脉冲传递相同的信息,即多脉冲调制[1]。在实际中,为了降低单个脉冲的幅度,提高系统的抗干扰性,超宽带脉冲无线通信系统往往用多脉冲调制。在多脉冲调制中,传输相同信息的多个脉冲称为一组脉冲。因此,多脉冲调制的过程可以分成两步:第一步是进行每组脉冲内对单个脉冲的调制。通常采用脉冲相位调制(PPM)或二相调制(BPM)。PPM称为跳时扩谱(Spread Spectrum)(THSS),每组脉冲内部的每一个脉冲具有相同的幅度和极性,但具有不同的时间位置。BPM称为直接序列(Direct Sequence)扩谱(Spread Spectrum)(DSSS),其每组脉冲内部的每一个脉冲具有固定的时间间隔和相同的幅度,但具有不同的极性[1]。第二步为每组脉冲作为整体被调制,通常采用脉冲幅度调制(PAM)、脉冲相位调制(PPM)或二相调制(BPM)。在第二步中,根据需要传输的信息比特,PAM 同时改变每组脉冲的幅度,PPM同时调节每组脉冲的时间位置,BPM同时改变每组脉冲的极性。将第一步和第二步组合起来可形成多种调制技术:TH-SS PPM、DS.SS PPM、TH.SS PAM、DS-SSPAM、TH-SS BPM和DS.SS BPM。综合考虑可靠性、有效性及多址性能等因素,目前典型的组合方式是TH-SS PPM和TH,DS-BPM。二者的区别是采用匹配滤波器的单用户检测情况下,TH/DS.BPM的性能要优于TH SS PPM。而对TH BPM和DS-BPM而言,在速率低时,由于THSS对远近效应的敏感程度没有DSSS那么高,所以,此时应选择TH.BPM;而在速率高时则优先考虑DS.BPM。在采用最小均方误差准~IJ(MMSE)检测方式的多用户接收机应用情况时,两者差别不大;但在速率比较高时,TH/DS.BPM的性能则比TH.PPM系统好。而利用不同SS序列之间的正交性,通过同时传输多路多脉冲调制的信号来提高系统的通信速率的码分复用(Code Divison Multiplexing,CDM)技术也被用于UWB。

三、UWB的技术优势及不足

1.技术优势

(1)传输速率高理论上,一个宽度趋于0的脉冲具有无限的带宽,因此,UWB即使把发送信号功率谱密度控制得很低,仍可实现高达100Mbit/s-500Mbit/s的传输速率。在民用方面,UWB脉冲宽度一般为纳秒级。如果一个脉冲代表一个数位,那么,理论上UWB 可达1 Gbit/s的速率,这样在实际中实现100Mbit/s以上的速率是完全可能的。

(2)发射功率低,功耗小因为不使用载波,UWB仅在发射窄脉冲时消耗少量能量。从而省略了发射连续载波的大量功耗。这使得UWB在通过缩小脉冲宽度的同时提高带宽。并且不增加功耗。这就打破了过去任何一项传输技术的功耗和带宽成正比的定律。在短距离应用中,UWB发射机的发射功率通常低于1mw(这也是FCC为了避免对其它设备造成干扰而对UWB做出的技术指标要求)。虽然现在实际上使用芯片实现后的整体电路能耗在

300mw左右,但随着技术的不断成熟和进步,这项指标随之会降下来。

(3)UWB通信的保密性强UWB系统的发射功率谱密度非常低,有用信息完全淹没在噪声中,被截获概率很小,被检测的概率也很低,这一点在军事通信上有很大的应用前景。

(4)UWB通信采用调时序列,能够抗多径衰落多径衰落是指反射波和直射波叠加后造成的接收点信号幅度随机变化,而UWB系统每次的脉冲发射时间很短,在反射波到达之前,直射波的发射和接收已经完成。因此,UWB系统特点适合于高速移动环境下使用。

更重要的是,UWB通信又被称为是无载波的基带通信,UWB通信系统几乎实现了全数字化,所需要的射频和微波器件很少,这样可以减小系统的复杂性,降低成本。可以说,低成本、低功耗、高速率、简单有效的UWB通信正是人们所期望的理想无线通信方式[4]。

2.不足之处

当然,UWB通信也存在不足,主要问题是UWB系统占用的带宽很高,UWB系统可能会干扰现有其他无线通信系统,因此,UWB系统的频率许可问题一直在争论之中;另外,还有学者认为,尽管UWB系统发射的平均功率很低,但是,由于其脉冲持续时间很短,瞬时功率峰值可能会很大,这甚至会影响到民航等许多系统的正常工作。尽管如此,学术界的种种争论并不影响UWB的开发和应用。2002年2月美国通信协会(FCC)批准了UWB用于短距离无线通信的申请[3]。

四、与其他技术的比较

表1给出UWB与其他短距离无线通信的简单比较。从表中可见,除了在通信距离上UWB比其他三种短距离无线通信方式受限外,在传输速率、发射功率、空间容量、应用范围等方面,UWB都占有较大优势。

表1UWB与其它短距离无线通信的比较

五、应用

1.UWB在家庭中的应用

虽然无线通信网已经在企业和公共场所得到推广和应用,但是这些现有技术很难为家庭多媒体网络的无线互连提供一个合适的方案。按照传统的无线电设计方法,如果要提高通信速率,必须要提高数字信号处理器的处理速度,这势必要增加系统的成本和功耗,高速率的无线产品往往也是高成本、大功耗的。然而,家庭无线通信网有一些特殊的要求。首先,为了满足无线数字视频的要求,家庭无线互连产品需要更高的通信速率,以无线高清晰数字电视(WHDTV)为例,如果采用MPFG2HD数据格式,则视频数据流的速率高达25 Mbit/s;其次,让家庭无线通信产品走向千家万户,系统成本必须很低。市场调查表明,如果无线产品的价格比同类有线产品的价格高出30%,将很难被众多的消费者所接受。其次,家庭无线通信产品中用到的嵌入式网关和小型手持设备往往是电池供电,因此,降低功耗就是一个

突出的问题。即家庭无线通信产品必须具备高速率、低成本和低功耗三个优点。传统的无线电设计方案无法在速率、成本和功耗这三者之间找到一个合适的平衡点。UWB适用于两类家庭消费电子的应用。一类是房间内应用,例如机顶盒和DVD播放机到数字电视的无线连接,这一类应用需要至少20~28Mbit/s的传输速率,如要实现画中画功能则需要56Mbit/s 的传输速率,另外,还需要7~10米的距离实现多个通道的传输[5]。另一类是桌面的应用,如PDA、手机和数码相机与PC机的同步,PC机实现视频编辑等。这一类应用一般只需要支持2~4m的传输距离,但对传输速率的要求非常高,有时需要高至480Mbit/s的传输速率。

UWB有望满足家庭消费者的其它重要需求。有线与卫星供应商正推出越来越多的高清电视广播,通常需要标清信号五倍左右的带宽。UWB具有110Mbit/s的数据传输速率及10m 的传输距离,因此,只有它才能在住宅的几乎所有空间内实现从机顶盒向电视显示器无线传输高分辨率视频流的功能。这使得消费者无须为每台电视机都添置新的机顶盒,即可使家里多台电视机都接收到高清节目源。

2.无绳USB

无绳USB(Wireless USB)是一种无线接口标准,目标是以无线取代目前的USB连线。无线技术方面将使用超宽带近距离高速通信技术“UWB”。目标传送速度为USB2.0的最大通信速度480Mbit/s。可望UWB无线技术将取代USB,成为PC的外设接口。

无绳USB可以实现数字家庭的打印机共享、无线鼠标、键盘连接,扫描仪的数据传输,移动硬盘的无线接入,DV数据传送等应用,是数字家庭标准外设接入的接口。通过UWB 无绳USB连接,组成了以计算机为中心,USB标准外设作为从设备的互联互通小网络。这个小型网络能够完成系统协同工作,由软件控制可智能完成用户的特定任务。例如,用户可以直接从数码相机中浏览,选定自己喜欢的照片,通过无绳USB技术传送到电脑,接着,电脑可以把它输出到无线连接的便携打印机,用户就能及时打印出选出的照片。这样,随时随地无任何连接限制地体现出数字家庭设备互联互通人性化的特点。

图2无线USB应用场景

六、结束语

UWB还可用于智能无线局域网、室外对等网,以及在对工厂、仓库、超市中贵重物品的位置信息低速传输传感、定位、识别[1]等方面。虽然基于UWB技术的802.15.3a标准尚未出台,但鉴于其在短距离无线通信领域中所具有的优势,以及在民用和军用领域中的广阔应用前景,UWB技术必将在无线通信领域中占据重要一席之地。

参考文献

[1]龚江涛,尚琴,陈金鹰。UWB技术与应用[J].山东通信技术,2006年9月第26卷第3期。

[2]金京林,赵智能.DS-UWB技术及其应用[J].华南师范大学学报,2006年第4期。

[3]令寒亿,谈振辉.DS-UWB在家庭网络中的应用[J].中兴通讯技术,2006年12月,第12卷第6期。

[4]庞海生,朱诗兵.超宽带及其关键技术[J].电信技术.2005年第4期。

[5]张士兵,超宽带无线技术的应用前景及其挑战[J].南通大学学报(自然科学版),2005年3月第4卷第1期。

超宽带uwb定位无线定位

超宽带uwb定位 目前的无线定位领域有一系列基础技术,其中超宽带定位的技术是非常火热的,也是高精度定位领域的基础技术。首先给大家科普一下超宽带定位的技术概念:超宽带定位无线通信技术(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。 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。随着UWB超宽带定位技术的不断成熟和发展,市场需求的不断增加,相信超宽带定位系统将会应用到更多行业。以上就是关于UWB超宽带定位技术原理、优势、UWB应用现状及前景的知识介绍,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。 与室内定位技术相比,高精度室内定位方案是否可行? 室内定位的方案能够解决哪些问题?技术基本原理是怎么样的?

超宽带定位为什么能成为无线定位领域的佼佼者? 超宽带定位的应用和解决方案大家了解吗? 超宽带精准定位是什么?它在实际运用中到底有怎么样的贡献? uwb定位的前景到底如何?它可以开辟全新的定位应用市场吗? UWB技术公司高新科技参加全球创新创业交易会展现定位系统... 为什么做UWB定位的门槛这么高? 为什么大家看好UWB在无线定位应用中的作用? UWB是什么?它关键应用于什么领域? 超宽带为什么那么与众不同?它的的起源和发展是怎么样的呢? 超宽带工作原理及汽车应用场景介绍! 监狱定位的解决方案是如何的? 室内定位在未来的发展趋势是不可阻挡的! 室内定位技术的优势以及应用解决方案分析 室内定位公司广纳科技出席全球移动互联网开发创意大赛! 专注UWB精准定位技术的广纳科技参加了第九届深圳国际物联网博... 广纳科技与华为开启UWB定位系统的蓝海! 超宽带定位现场定位示意图UWB超宽带定位现场定位示意图UWB超宽带定位技术优势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

超宽带UWB无线通信技术

超宽带(UWB)无线通信技术 摘要本文介绍了UWB的概念、主要技术特点,并把UWB与目前较为广泛使用的IEEE802.11、Bluetooth等短距离无线通信技术进行了比较,最后对UWB的应用前景进行了分析与展望。 UWB(Ultra Wide Band,超宽带)是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线技术。这种原来专属军方使用的技术随着2002年2月美国联邦通信委员会(FCC)正式批准民用而备受世人的关注。UWB具有一系列优良独特的技术特性,是一种极具竞争力的短距无线传输技术。 1、UWB的概念 超宽带技术UWB(Ultra Wideband)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。UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术,适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC的规定,从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB 所使用的频率范围。 从频域来看,超宽带有别于传统的窄带和宽带,它的频带更宽。窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%,相对带宽在1%到25%之间的被称为宽带,相对带宽大于25%,而且中心频率大于500MHz的被称为超宽带。 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。 2、UWB的主要技术特点 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的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。UWB解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、被截获的可能性低、系统复杂度低、厘米级的定位精度等优点。 UWB具有以下特点: 2.1抗干扰性能强 UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此,与IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB具有更强的抗干扰性。 2.2传输速率高

超宽带技术的应用与发展解析

超宽带技术的应用与发展 一、引言 随着计算机通信技术的不断发展,无线传输技术得到了广泛的应用,而超带宽(UWB)技术作为一种新型短距离高速无线通信技术正占据主导地位,超带宽技术又被称为脉冲无线发射技术,是指占用带宽大于中心频率的1/4或带宽大于1.5GHz的无线发射方案,超带宽技术在2002年以前主要应用于雷达和遥感等军事领域,UWB技术不需载波,能直接调制脉冲信号,产生带宽高达几兆赫兹的窄脉冲波形,其带宽远远大于目前任何商业无线通信技术所占用的带宽,UWB信号的宽频带、低功率谱密度的特性,决定了UWB无线传输技术具有以下优势:易于与现有的窄带系统(如全球定位系统(GPS)、蜂窝通信系统、地面电视等)公用频段,大大提高了频谱利用率。易于实现多用户的短距离高速数据通信;目前,UWB技术在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面的应用正在不断发展。 二超宽带技术的特点应用 1、超宽带技术解决了困扰无线技术多年的有关传播方面的问题,如发射信号功率谱密度低、低截获大问题,具有对信道衰落不敏感的问题,又具有能力、系统复杂程度低、能提供厘米级的定位精度等优点;它在无线局域网、城域网和个人局域网的应用中,可提供低功耗、超带宽及相对简捷的通信技术,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入,可实现PC与移动设备、消费电子等信息终端的小范围智能化互联,从而组建个人化的办公或家用信息化网络。超带宽(UWB)无线通信技术以它高速率、高性能、低成本、低功耗等特点成为最具有竞争力的WPAN实现技术,并已成功应用于多个方面。 2、超宽带技术特点 (1)体积小、成本低、系统结构实现简单、 UWB不使用载波,直接发射脉冲序列,不需要传统收发器所需要的上、下变频,从而不需要功用放大器与混频器,因此UWB设备集成更为简化。脉冲发射机和接收机前端可集成在一个芯片上,再加上时间基和一个微控制器,就可构成一部超宽带通信设备。 (2)传输速率高数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化是通信发展的主要趋势。为确保提供高质量的多媒体业务的无线网络,其信息速率不能低于50Mbit/s。在用商品中,一般要求UWB信号的传输范围为10m以内,

无线网络技术及应用

邮电大学工程硕士研究生堂下考试答卷 2016学年第二学期 考试科目无线网络技术及应用 姓名 年级 专业 2016年 6月28日

D2D终端直通技术研究 摘要:D2D(device-to-device)通信是一种在蜂窝系统的控制下,允许终端用户通过共享小区资源进行直接通信的新技术,通过提高空间利用率从而提高频谱利用率,在某些场景下使移动通信变得更加直接和高效,缓解基站压力,提高用户体验。本文首先给出了D2D通信系统的基本概念、技术特点,重点关注干扰管理、模式选择、资源分配和功率控制。最后对D2D通信技术在下一代网络中的应用提出了一些构想。 关键词:D2D通信技术;蜂窝网络;资源分配;下一代网络 一、D2D的概念及技术特点 D2D(Device-to-Device)通信,也称为邻近服务(Proximity Service,Pro Se),是由3GPP组织提出的一种点到点的无线通信技术,它可以在蜂窝通信系统的控制下允许LTE终端之间利用小区无线资源直接进行通信,而不经过蜂窝网络中转。作为面向5G的关键候选技术,D2D技术能够提升通信系统的频谱效率,减轻系统负荷,在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。同时,由于降低了通信距离,D2D技术还可以降低移动终端发射功率,减少电池消耗,提高终端续航时间。LTE-D2D 有以下几个技术特点。 (1)工作在许可频段 基于LTE技术的D2D工作在许可频段,作为LTE通信技术的一种补充,它使用的是蜂窝系统的频段,通过基站对无线资源的控制使得对小区其他用户的干扰控制在可接受围,因此可以给用户提供干扰可控的环境和较高质量的通信服务。并且利用网络中广泛分布的用户终端以及D2D通信链路短距离的特点,可以实现频谱资源的有效利用,获得资源空分复用增益。而蓝牙、Wi-Fi Direct、Flash Lin Q等技术,工作在免许可频段,存在严重干扰,通信QoS无法得到保障。 (2)网络参与D2D通信流程

超宽带(UWB)无线定位技术

摘要 随着无线通信技术的高速发展,人们对无线通信系统的要求日益提高,超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术凭借其高速率的数据传输、极低的功耗以及其精准的定位等性能,逐渐成为无线通信领域研究的一个热点,受到了广泛的关注。 本文首先介绍了超宽带(UWB)技术的历史背景及其定义和特点。其次针对超宽带(UWB)的原理及其波形进行了研究和探讨。然后论述了超宽带(UWB)的调制与接收,并主要分析了PPM-TH-UW,PAM-DS-UWB,MB-OFDM-UWB这三种调制方式。最后本文重点介绍了超宽带(UWB)的无线定位技术,首先是对其发展和定义进行了概述,其次分别介绍了超宽带无线定位的参数及其几何模型,重点对UWB定位中TOA 的算法进行了研究,最后通过仿真对定位算法的实现做出了验证并得到了重要结论。关键词:超宽带(UWB),无线定位技术 论文类型:理论研究性 Title:Ultra-wideband(UWB)wireless positioning technology Major:Communications technology Name:XXXX Signature:

Supervisor:XXXX Signature: Abstract With the rapid development of wireless communication technology, the wireless communication system of the increasing demand, ultra wideband (Ultra-Wideband, UWB) technology by virtue of its high data rate, low power consumption and its precise positioning performance, has become the field of wireless communication research a hot spot, has received the widespread attention. This thesis first introduces the ultra wideband (UWB) technology to the historical background and the definition and characteristics of. Secondly, ultra wideband (UWB) principle and waveform are studied and discussed. And then discusses the ultra wideband (UWB) modulation and receiving, and primary analysis of PPM-TH-UW, PAM-DS-UWB, MB-OFDM-UWB the three modulation methods. Finally, this thesis introduces the ultra wideband (UWB) wireless positioning technology, first of its development and definition are outlined, followed by introduces UWB wireless positioning parameters and geometry model, focus on the localization of UWB TOA algorithm is studied, finally through the simulation of positioning algorithm to verify and obtained important conclusion. Key words:ultra wideband (UWB), wireless positioning technology. Type of thesis:theoretical research 目录 第一章超宽带(UWB) (3) 1.1 UWB技术的发展 (3) 1.2 UWB的定义 (3) 1.3 UWB的技术特点 (5) 第二章UWB的原理及其波形 (6)

超宽带技术概述

超宽带(UWB)技术 一、UWB技术简介 UWB(Ultra Wide Band)是一种短距离的无线通信方式。其传输距离通常在10m以内,使用1GHz以上带宽,通信速度可以达到几百Mbit/s以上。UWB不采用载波,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,适用于高速、近距离的无线个人通信。美国联邦通讯委员会(FCC)规定,UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz,最小工作频宽为500MHz。 超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面:一个是传输带宽,另一个是是否采用载波方式。从传输带宽看,按照FCC的定义:信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25%的为超宽带。超宽带传输技术直接使用基带传输。其传输方式是直接发送脉冲无线电信号,每秒可以发送数1O亿个脉冲。然而,这些脉冲的频域非常宽,可覆盖数Hz~数GHz。由于UWB发射的载波功率比较小,频率范围很广,所以,UWB对传统的无线电波影响相当小。UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。 二、UWB技术的发展历程 现代意义上的超宽带UWB 数据传输技术,又称脉冲无线电( IR , Impulse Radio) 技术,出现于1960年,当时主要研究受时域脉冲响应控制的微波网络的瞬态动作。通过Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究, UWB 技术在70 年代获得了重要的发展,其中多数集中在雷达系统应用中,包括探地雷达系统。到80 年代后期,该技术开始被称为"无载波"无线电,或脉冲无线电。美国国防部在1989 年首次使用了"超带宽"这一术语。为了研究UWB在民用领域使用的可行性,自1998 年起,美国联邦通信委员会( 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。 2003年12月,在美国新墨西哥州的阿尔布克尔市举行的IEEE有关UWB标准的大讨论。那时关于UWB技术有两种相互竞争的标准,一方是以Intel与德州仪器为首支持的MBOA标准,一方是以摩托罗拉为首的DS-UWB标准,双方在这场讨论中各不相让,两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上,前者采用多频带方式,后者为单频带方式。这两个阵营均表示将单独推动各自的技术。虽然标准尘埃未定,但摩托罗拉已有了追随者,三星在国际消费电子展上展示了全球第一套可同时播放三个不同的HSDTV视频流的无线广播系统,就采用了摩托罗拉公司的Xtreme Spectrum芯片,该芯片组是摩托罗拉的第二代产品,已有样片提供,其数据传输速度最高可达114Mbps,而功耗不超过200mw。在另一阵营中,Intel 公司在其开发商论坛上展示了该公司第一个采用90nm技术工艺处理的UWB芯片;同时,该公司还首次展示多家公司联合支持的、采用UWB芯片的、应用范围超过10M的480Mbps无线USB技术。在5月中旬由IEEE802.15.3a工作组主持召开的标准大讨论会议上对这种技术进行投票选举UWB标准,MBOA获得60%的支持,DS-UWB获取40%的支持,两者都没有达到成为标准必须达到75%选票的要求。因

无线通信技术应用与发展

无线通信技术应用及发展 无线通信技术热点领域 近几年来,全球通信技术的发展日新月异,尤其是近两三年来,无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术,呈现出如火如荼的发展态势。其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入,也包括集群通信、卫星通信,以及手机视频业务与技术。 蜂窝移动通信从上世纪80年代出现到现在,已经发展到了第三代移动通信技术,目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术;宽带无线接入也在全球不断升温,近几年来我国的宽带无线用户数增长势头强劲。宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)技术;模拟集群通信的应用开始得比较早,但随着技术的发展,数字集群通信技术越来越赢得大家的关注;卫星通信以其特殊的技术特性,已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域;手机视频广播作为一种新的无线业务与技术,正在成为目前最热门的无线应用之一。 无线通信技术演进路线 2.1 无线技术与业务发展趋势

无线技术与业务有以下几个发展趋势: (1)网络覆盖的无缝化,即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。 (2)宽带化是未来通信发展的一个必然趋势,窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。 (3)融合趋势明显加快,包括:技术融合、网络融合、业务融合。 (4)数据速率越来越高,频谱带宽越来越宽,频段越来越高,覆盖距离越来越短。 (5)终端智能化越来越高,为各种新业务的提供创造了条件和实现手段。 (6)从两个方向相向发展—— ①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加,在原来的移动网上叠加,覆盖可以连续;另外,WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;

UWB超宽带滤波器背景及设计方法

微波仿真论坛_现代滤波器设计讲座-超宽带

超带宽(UWB :ultra wild band)的定义:(浅谈超宽带技术在未来的应用——谢晓峰) 超宽带滤波器主要是针对相对带宽,其主要方式利用冲击脉冲的频谱特性来实现宽带信息的传播。从定义上讲,FCC对超宽带系统的最新定义是:相对带宽(在-10dB点处)(fh-fl)/fc>20%(fh,fl,fc分别为带宽的高端频率传,低端频率和中心频率)或者总带宽BW>500Mhz。

(摘自百度文库ppt) 超宽带微波滤波器研究现状 ——戚楠,李胜先 1989年,美国国防部首先提出了超宽带(UWB)技术并对它做了定义:发射信号的相对带宽为0.2,或者传输信号的绝对带宽至少为500 MHz,则该信号为超宽带信号。自2002年美国联邦通信委员会(FCC)批准无需许可证便可以使用3.1~10.6 GHz的超宽带通信频谱后,超宽带技术受到了学术界和工业界的极大关注。超宽带技术具有低功耗、高速率、保密性强等特点,早期主要应用于军事通信、军事脉冲雷达等方面[1],近年来在民用雷达、成像、室内短距离通信、监视系统等领域也有广泛应用,欧盟、日本、新加坡等国也制定了各自的超宽带技术标准。在宇航方向,NASA约翰逊空间中心开展了超宽带综合通信、月球/火星漫游者系列超宽带定位系统、UWB?RFID等技术的研究,取得了很多成果[2]。目前对星载微波与激光链路混合通信系统的研究使微波光子技术在未来卫星通信中呈现出很大的优势与潜力,而光波段广阔的频谱几乎没有带

宽限制,不仅可提供THz大容量通信,而且电磁干扰小,重量轻,是超宽带概念的扩展,有着良好的发展前景[3]。 1 超宽带微波滤波器关键问题 和传统滤波器一样,超宽带滤波器用来去除带外信号及噪声,在某些UWB 系统接收端承担着天线与放大器之间的匹配作用。由于UWB系统的脉冲信号产生和消失时间非常短暂,一个符合FCC规范的超宽带滤波器必须要在110%的带宽内具有较小并平坦的群时延特性和较远的寄生通带。因为频带低端大部分已被其他通信系统占用,所以滤波器同时要对频带低端有良好的抑制。有一些超宽带滤波器还要考虑通带内其他通信系统,如GPS,3G,4G,X波段卫星通信的干扰。另外为了适应微波集成电路小型化的要求,滤波器要体积小, 结构紧凑,便于集成与互联。这些都对超宽带滤波器的设计与实现提出了很大的挑战。 超宽带(UWB)无线电技术在 2002 年以后得到了广泛的关注和深入的研究,其中 UWB 带通滤波器是 UWB 系统中关键的无源器件。UWB 带通滤波器的通带必须覆盖 3.1~10.6GHz,这是美国联邦通信委员会认定的商用 UWB 频率范围[1]。在整个UWB 频段范围内,由于已经存在各种窄带无线通信信号,而这些无线通信信号会严重干扰UWB 系统,例如,无限局域网系统(5.8GHz)。因此,为了保证 UWB 系统正常工作,迫切需要具有陷波特性的 UWB 带通滤波器。 2 超宽带滤波器设计方法(略) 统窄带滤波器带宽一般都在1%左右,其综合方法将滤波器参数都确定在中心频率附近,而且频率变换过程中进行了一些窄带近似,因而综合中所用到的计算公式只适合于精确设计窄带或者中等带宽的滤波器。如果用这些窄带滤波器的设计公式来设计超宽带滤波器将会造成很大的误差[4]。以往超宽带滤波器的设计多基于优化算法,设计结构主要采用微带线或耦合线,结构单一,计算量大,时间成本高,这就要求用新的思路来综合超宽带滤波器的设计。 2.1多模谐振器法

超宽带技术的发展

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

超宽带无线通信技术及应用

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18 3.4.2D 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)

超宽带(UWB)技术

一、UWB技术简介 UWB技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术,它将会为无线局域网LAN和个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,它开发了一个具有对信道衰落不敏感;发射信号功率谱密度低,有低截获能力,系统复杂度低,能提供数厘米的定位精度等优点。UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。 虽然超宽带的描述并不详细,它确实有助于将这项技术与传统的“窄带”系统分隔开,或者是更新的主要是指文献中描述的未来3G蜂窝技术的“宽带”系统。关于超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别。一是超宽带的带宽,在美国联邦通信委员会(FCC)所定义比中心频率高25%或者是大于1.5G赫兹。很清楚,这一带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。二是,超宽带典型的用于无载波应用方式。传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率(RF)载波来传送信号,频率范围从基带到系统被允许使用的实际载波频率。相反的,超宽带的实现方式是能够直接的调制一个大的激增和下降时间的“脉冲”,这样所产生的波形占据了几个GHz的带宽。 UWB无线通信技术与现有的无线通信技术有着本质的区别。当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波,形象地说,这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时,水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动。几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:用某种调制方式将信号加载在连续的电波上。 与此相比,UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样,它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲。UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲。这些脉冲都是经过精确计时的,每个只有几个毫微秒长,脉冲可以覆盖非常广泛的区域。脉冲的发送时间是根据一种复杂的编码而改变的,脉冲本身可以代表数字通信中的0,也可以代表1。 超宽带技术在无线通讯方面的创新性、利益性具有很大的潜力,在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面极大地提高了一般消费者和专业人员的适应性和满意度。所以一些有眼光的工业界人士都在全力建立超宽带技术及其产品。相信这一超宽带技术,不仅为低端用户所喜爱,而且在一些高端技术领域,如雷达跟踪、精确定位和无线通信方面具有广阔的前景。 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n s) 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。由于UWB 发射功率受限,进而限制了其传输距离,据资料表明,UWB 信号的有效传输距离在10m 以内,故而在民用方面,UWB 普遍地定位于个人局域网范畴。

超宽带无线通信技术的特点与发展方向

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

无线网络技术导论课后习题和答案解析

第一章 名词解释 1、无线体域网:无线局域网是由依附于身体的各种传感器构成的网络。 2、无线穿戴网:是指基于短距离无线通信技术与可穿戴式计算机技术、穿戴在人体上、具有智能收集人体和周围环境信息的一种新型个域网。 3、TCP/IP:P12,即传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 4、OSI RM:即开放系统互连参考模型。 第一章简答 1、简述计算机网络发展的过程。 答:计算机网络发展过程可分为四个阶段。 第一阶段:诞生阶段;第二阶段:形成阶段;第三阶段:互联互通阶段;第四阶段:高速网络技术阶段。(如果想加具体事例查p1-2) 2、无线网络从覆盖围可以分成哪些类?请适当举例说明。 答:无线网络从覆盖围可分为如下三类。第一类:系统部互连/无线个域网,比如: 蓝牙技术,红外无线传输技术;第二类:无线局域网,比如:基本服务区BSA,移动Ad Hoc 网络;第三类:无线城域网/广域网,比如:蜂窝系统等。 3、从应用的角度看,无线网络有哪些?要求举例说明。 答:从无线网络的应用角度看,可以划分出: ①无线传感器网络,例如能实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并通过无线方式发送到用户终端; ②无线Mesh网络,例如Internet中发送E-mail; ③无线穿戴网络,例如能穿戴在人体上并能智能收集人体和周围环境信息; ④无线体域网,例如远程健康监护中有效地收集信息。 4、现在主流的无线网络种类有哪些? 答:P5(不确定)WLAN,GPRS,CDMA ,wifi 5、什么是协议?请举例说明。 答:P9第一段第三句;协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。举例:准确地说,它是在同等层之间的实体通信时,有关通信规则和约定的集合就是该层协议,例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。 6、与网络相关的标准化有哪些? 答:主要有:国际电信标准,国际ISO标准,Internet标准 1.美国国际标准化协会(ANSI) 2.电气电子工程师协会(IEEE) 3.国际通信联盟(ITU) 4.国际标准化组织(ISO) 5.Ineter协会(ISOC)和相关的Internt工程任务组(IETF) 6.电子工业联合会(EIA)和相关的通信工业联合会(TIA) 7、无线网络的协议模型有哪些特点? 答:(p13)无线网络的协议模型显然也是基于分层体系结构的,但是对于不同类型的无线网络说重点关注的协议层次是不一样的。

超宽带(UWB)无线通信技术详解

超宽带(UWB)无线通信技术详解 作者:王德强李长青乐光新 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。 许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研究、开发和标准化工作之中。为了使读者对UWB技术有所了解,本讲座将分3期对UWB 技术进行介绍:第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术,第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍,第3期介绍UWB的应用前景及标准化情况。 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。此后,超宽带这个术语才被沿用下来。

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。 为探索UWB应用于民用领域的可行性,自1998年起,美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。 2002年2月,FCC批准UWB技术进入民用领域,并对UWB进行了重新定义,规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。根据UWB系统的具体应用,分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。根据FCCPart15规定,UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz~10.6 GHz。为保护现有系统(如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰,针对室内、室外不同应用,对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制,规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3 dBm/MHz.。图2示出了FCC对室内、室外UWB系统的辐射功率谱密度限制。当前,人们所说的UWB是指FCC给出的新定义。

浅谈无线技术及其应用(一)

浅谈无线技术及其应用(一) 【摘要】文章阐述了无线局域网技术的基本概念,从各个角度全面探讨了无线技术与传统有线网络的区别,并通过无线技术在悉尼机场的具体实施来深入分析无线技术所带来的效益。【关键词】无线技术;优势;互联网;应用 在信息化时代,计算机和网络已成为人们生活中的不可缺少部分。但传统有线网络在某些应用场合受到一定程度的限制:布线、改线以及调试的工程量大;线路容易损坏;网中的各节点不可移动等。从而使迅速增加的网络需求形成了严重的技术瓶颈。因此,以高效快捷、组网灵活为优势的无线局域网应运而生。 一、无线技术与传统有线网络的区别 无线互联网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它采用无线传送方式提供传统有线互联网的所有功能,但不会受到线缆的限制。网络系统的基础设备不再需要埋在地下或藏在墙里,它可以是移动性的,也可以随组织的成长发生变化。在无线网络中,终端不像在有线网络中那样,必须保持固定在网络中的某个节点上,而是可以在任意的时间做任意的移动,同时要求能自如的访问网络中的资料。大体来讲,无线网络和传统的有线互联网相比,具有如下不同点。 (一)组网灵活性差异 由安装上无线网卡的几台PC机互通信息就可以组成一个纯无线网络系统,当然也可以与原有的有线网络相结合,对原有网络进行扩展。因此,无线网络组网方便、快捷,安装和拆除都很简单,有很好的灵活性,特别适合展馆的临时组网。相对而言,有线网络的组建就需要考虑网络设备以及线缆的选择,铺设线缆的场地的选择。如果对原有网络进行扩展,还要进行网络兼容性等问题的考虑和解决。 (二)网络部署方式不同 有线网络的建立必须依赖于一定的线缆,并且网络节点是固定的,只有确定了目的地点,才能进行访问。而无线网络不受网线限制,可以随时建立和拆除,它允许用户在一定范围内任何时候都可以访问网络数据,不需要指定明确的访问地点,用户可在网络中漫游,这是无线网络与有线网络的本质区别。 (三)网络各层的功能不同 为了达到网络的透明,无线网络希望在逻辑链路层就能和别的网络相通,这就使得无线网络必须将处理移动工作站以及保持数据传送可靠性的能力全做在介质访问控制层。这和有线网络在介质访问控制层的功能是不同的。 (四)抗干扰性差异 有线网络有一个很明显但又难以避免的弱点,就是线路本身容易遭到破坏,因此抗毁性较差。无线网络采用直接序列技术和跳频技术,因此,无线系统具有很强的抗干扰能力。 (五)长期投资费用不同 有线网络的安装,需要高成本费用的线缆,租用线缆的费用也较高,尤其是那些网络覆盖面比较广的大型网络系统。从长远来看,无线网络从安装到日后维护,以及网络的扩展都有很大的经济优势。 二、悉尼机场的无线技术实施背景 悉尼机场是澳大利亚历史最悠久、持续经营最长的商业机场之一,同时也是澳大利亚乃至全球最繁忙、规模最大的国际机场之一,每年至少有将近2500万名来自世界各地的旅客经由悉尼机场而出入澳大利亚,因此悉尼机场所要承受的旅客对高质量服务要求的压力也是显而易见的。 随着全球经济的高速发展,不管是到国内外旅游的旅客,还是商务出差的从职人员不断地增加,显然这势必给悉尼机场的经营者带来了丰厚的利润,但同时也给悉尼机场的各方面基础

超宽带天线技术概要

超宽带天线技术 超宽带(UWB)技术具有高传输速率、合理的图像解析和高安全性等优点,在无线通信、微波成像和电子对抗等诸多领域具有广阔的应用前景。超宽带天线是超宽带通信系统的关键部件之一,其特性直接影响着整个系统的性能。本文首先概要地叙述了超宽带通信系统和超宽带天线的发展现状,介绍了几种传统的超宽带天线;然后阐述了微带天线的理论分析方法,即传输线模型理论、空腔模型理论和全波分析理论;最后在理论分析的基础上,结合超宽带通信系统的要求,利用多种展宽频带的方法,设计了两款结构简单而紧凑、工作频带覆盖3.1—10.6GHz频段并在WLAN 5.2—5.8GHz和ITU 8.025—8.4GHz两个频带内具有明显陷波特性的超宽带天线。在一款带状线宽缝天线的基础上,设计了具有新型贴片结构的超宽带微带天线,通过在馈线和矩形贴片之间附加一个“U”形结构来实现超宽带,而在贴片上蚀刻两个侧卧的“L”形槽来达到双带陷的效果。与原天线相比,所设计的天线在尺寸缩小了31.1%的情况下保持了相对带宽基本不变,还实现了双带陷功能。对部分地结构微带天线进行改进,设计了具有新型接地板结构的超宽带微带天线,通过在天线的接地板上附加一个平衡枝节来实现超宽带,在矩形贴片上蚀刻两个同心的带有缺口的圆环形槽来实现双频带陷。在设计过程中,讨论分析了天线各个结构参数对天线性能的影响。从仿真结果看,两款天线都具有良好的性能。对具有新型接地板结构的超宽带微带天线加工出了样品,实测数据和仿真结果基本吻合。 同主题文章 【关键词相关文档搜索】:测试计量技术及仪器; 超宽带天线; 微带天线; 双带陷性能; 部分地结构 【作者相关信息搜索】:西安电子科技大学;测试计量技术及仪器;赵永久;杜立新;

超宽带 技术

首先什么是超宽带? 我们对信号基于其相对带宽的划分: 相对带宽的定义:Bf=BW/fc(中心频率)*100%=fh-fl/fh+fl/2 窄带Bf<1%宽带120% 2页 超宽带通信和其它通信技术的根本不同在于,它在发射机和接收机之间采用非常窄的射频脉冲进行通信。 超宽带通信并不是一项全新的技术,现在让我们来了解一下它的发展简史!事实上早在1901年就被马可尼采用,他通过使用火花隙发射机来发射莫尔斯码序列穿越大西洋。火花隙实质上就是带宽很宽大的窄脉冲。但是当时人们并没考虑到大带宽的好处以及实现多用户通信系统的能力。 在马可尼之后约50年,基于脉冲的现代发射机以脉冲雷达的形式在军事应用中获得了动力。从上个世纪60年代到90年代,该技术作为机密项目,一直被限制为军队和国防部的应用。 然而,近代微处理器级及半导体技术中的快速切换技术的进步,使得超宽带技术的商业应用已经具备一切条件。在过去的几年,将超宽带技术商业化的兴趣不断增加,超宽带系统的开发者们开始向美国联邦通信委员会施加压力,促使其同意超宽带技术的商用。因此2002年2月,美国联邦通信委员会通过了超宽带技术的各种设备在严格功率辐射限制下的商用的初期报告和规则;

下面介绍一下UWB的相关概念。 超宽带系统不使用载波,采用低占空因子的、短持续期、脉冲来发射和接收信息。占空因子的定义就是脉冲出现的时间和总的传输时间之比!。 低占空因子保证了超宽带通信非常低的平均功率。也就决定了,短时超宽带脉冲具有非常宽的带宽和非常低的发射功率。这直接转化为手持设备较长的电池寿命! 4页 下面我们看一个超宽带脉冲的例子! 第一幅图显示了实用的单周期高斯脉冲的时域波形和频域特性,脉冲周期为0.5ns图中脉冲的中心频率在f=1/T=2GHz。 第二幅图是实际通信中使用的周期性重复的单脉冲的时域和频域特性。我们从频谱图中看到,很多强烈的能量尖峰,这是由于时域中信号重复的周期性造成了频谱的离散化。这些尖峰将会对传统无线电设备和信号构成干扰,而且这种十分规则的脉冲序列也没有携带什么有用信息。由于尖峰的产生源于脉冲的周期性,所以改变时域的周期性可以减低这种尖峰,也就是对采用脉冲位置调制PPM。 5页 从超宽带的发展历史可以看到,它曾将作为军事的秘密应用。那它到底有哪些独特之处?下面我们就关注一下这种技术相对其他通信系

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