超宽带基础知识
超宽带技术——清华
UWB发送设备框图
脉冲产生 可编程延时
时钟
码产生器
调制
数据输入
UWB接收设备框图
多路器
积分 相关器
S/H
脉冲产生
基带信号处理器
截获与跟踪控制 可编程 时间延时
提高信道容量的方法
由Shangnon定理可知有两种方法： 1. 提高信道的信噪比(S/N)。
传统的通信系统都主要考虑S/N,然后通 过采用更复杂的调制方式来提高信道的传 输速率。
2. 提高信道的带宽 如CDMA即是用带宽换取高的传输速率。
UWB也是这样。
UWB原理（一）
Time Domain创始人Larry Fullerton 发现：
可以采用软件无线电技术实现整个系统。
可以动态地调整数据率。当传输距离增加 时，UWB可以用几个脉冲发送一个比特， 以提高在接收端的SNR。 可以动态地调整功耗
UWB的基本技术（一）
UWB信号 UWB发射机所发射的窄脉冲类似于单周 期正弦波，被称为monocycle。发射机 将发射一串monocycle 被称为脉冲串 （pulse trian），Monocycle并不含有 数据，脉冲串中的monocycle之间的间 隔由数据0或1决定。
RF UWB
1 BT
速率
1M
10M
100M
1G bps
几种无线解决方案的峰值速率和传输距离范围
802.11 Blutooth UWB 谱容量比较 (示意）
Kbps / m2 1000
UWB (1000)
500
超宽带无线通信技术讲义共45页
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
超宽带无线通信技术讲义
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
超宽带概要
超宽带系统概要1 目前无线通信技术从涵盖范围来划分主要分为无线个域网（Wireless Personal Aera Network,WPAN ）、无线局域网(Wireless Local Aera Network ，WLAN)、无线城域网(Wireless Metropolian Aera Network ，WMAN)、无线广域网(Wireless Wide Aera Network ，WWAN)四类。
WPAN 是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无线无缝连接而提出的新型无线通信网络技术。
超宽带是一种适用于WPAN 的无线技术。
美国联邦通讯委员会（Federal Communications Commission ，FCC ）对超宽带的定义：相对带宽大于20%或绝对带宽大于500MHz ，并满足其对信号功率谱密度的限制要求。
FCC 将超宽带系统的带宽限制在 3.1～10.6GHz 频带内，并要求其等效各向同性辐射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power,EIRP ）限制在-41.3dBm/MHz 以下。
超宽带通信系统的实现方式：脉冲无线电（传统）和载波调制（主流的延伸）。
常见的超宽带通信体制：脉冲无线电（Impulse Radio ，IR ）（经典）、直接序列扩频超宽带（Direct Sequence Ultra Wide Band ，DS-UWB ）、多带正交频分多路复用（Multi-Band OFDM Alliance ，MBOA ）。
脉冲无线电（IR ）时域宽度为纳秒级或压纳秒级，占空比很低，不需经过频谱搬移。
脉冲超宽带的特性（IR-UWB ）：1>支持高数据速率或系统容量超宽带脉冲持续时间短，可以通过调整跳时多址接入方式中的占空比（提高）或DS 多址接入方式中的序列长度（降低）实现高速率。
2>定位精度高，探测能力强超宽带信号的时间分辨能力直接决定了信号到达时间（Time Of Arrival ，TOA ）估计的精确度，通常用克拉美-劳下界（Cramer-Rao Low Bound ，CRLB ）衡量。
超宽带(UWB)技术综述
超宽带(UWB)技术综述一、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。
超宽带无线通信技术讲义
缺点
• 信息传输速率不高 • 频谱利用效率不高 • 频谱使用不灵活
2018年5月21日
东南大学
17
基带窄脉冲方式的典型应用
隔障碍物探测、通信
• 穿墙探测 • 抢险救灾 • 探地雷达
极低功耗、低速、低成本通信
• 无线传感网 • 军事网络
其它应用
东南大学 18
2018年5月21日
调制载波的UWB通信
单位频带 发射功率
窄带
宽带 超宽带 频率
2018年5月21日
东南大学
3
UWB的本质特点
在极宽的频带中进行通信，并为避免对其它 系统造成干扰，发射功率受到严格的限制
美国FCC的定义 和规范
关于UWB的 一些错误认识
2018年5月21日
东南大学
4
FCC关于UWB的定义
定义
• 相对带宽Br大于20%或带宽大于500 MHz • 相对带宽定义为-10 dB带宽除以中心频率 fH fL Br ( fH fL ) / 2 • 这一定义还可能再修改
数据/ 用户接口
编码
脉冲产生
LNA
脉冲检测
解码
数据/ 用户接口
2018年5月21日
东南大学
12
PPM UWB通信系统
2018年5月21日
东南大学
13
PPM调制的时域波形和频谱特性
2018年5月21日
东南大学
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窄脉冲的产生
雪崩晶体管 阶跃恢复二极管（ Step Recovery Diode，SRD） 高速CMOS电路
调制载波方式
• 与现有一般通信方式较接近的方式 • MB-OFDM、DS-UWB等
UWB——超宽带无线通信技术
智能互联的黑马：UWB超宽带无线通信技术一、UWB技术是什么？UWB技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术。
它不采用正弦载波，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大，尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。
使用UWB技术可在非常宽的带宽上传输信号，美国联邦通信委员会（FCC）对UWB技术的规定为：在3.1~10.6GHz频段中占用500MHz 以上的带宽。
二、UWB相比传统通信技术有什么优势？传统通信方式使用的是连续波信号，即本地振荡器产生连续的高频载波，需要传送信息通过例如调幅，调频等方式加载于载波之上，通过天线进行发送。
现在的无线广播、4G通信、Wi-Fi等都是采用该方式进行无线通信。
下图是一个使用调幅方式传递语音信号的连续波信号产生示意图。
而IR-UWB信号，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲，便可通过天线进行发送。
需要传送信息可以通过改变脉冲的幅度、时间、相位进行加载，进而实现信息传输。
下图是使用相位调制方式传输二进制归零码的IR-UWB信号产生示意图。
而现在更为大家熟知的蓝牙、WiFi通信技术与UWB技术相较而言，也存在一定的劣势。
通过这张图大家可以更直观地了解到UWB技术与Wi-Fi、蓝牙技术的不同点。
简言之，UWB 技术的优势在于：1、定位精度高：带宽很宽，多径分辨能力强，抗干扰，对于距离的分辨能力高于Wi-Fi和蓝牙。
2、实时定位速度快：UWB的超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级，可以实现实时的室内定位，延迟低，可以即刻感知追踪物体的运动状况。
3、高可靠性和安全性：UWB的发射功率低、信号带宽宽，能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中，传统的接收机无法识别和接收，必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调。
当然，UWB、Wi-Fi和蓝牙这三项技术并不是孤立存在的，完全可以同时使用，优势互补，能够给智能手机这样的终端产品带来多种需求的定位和数据传输服务，对于相关的天线和射频设计有较高要求。
80. 什么是超宽带信号传输技术？
80. 什么是超宽带信号传输技术？80、什么是超宽带信号传输技术？在当今科技飞速发展的时代，通信技术的进步日新月异，其中超宽带信号传输技术正逐渐崭露头角，成为备受关注的焦点。
那么，究竟什么是超宽带信号传输技术呢？简单来说，超宽带信号传输技术是一种在较宽的频谱范围内进行短脉冲通信的技术。
它与我们传统所熟悉的通信技术有着明显的区别。
想象一下，传统的通信方式就像是在一条固定宽度的道路上，车辆按照一定的规则和速度有序行驶。
而超宽带信号传输技术则像是在一片广阔的场地上，各种“车辆”（信号）以极短的时间、极高的速度，并且在非常宽的“道路”（频谱）上快速穿梭。
这种技术的一个显著特点就是其使用的脉冲信号非常短。
短到什么程度呢？通常只有纳秒甚至皮秒级别。
这意味着在极短的时间内就能完成信号的传输。
正是因为脉冲如此之短，超宽带信号传输技术能够实现极高的时间分辨率，从而能够更精确地定位和识别目标。
在频谱利用方面，超宽带信号传输技术具有极大的优势。
它不像传统通信技术那样只占用特定的频段，而是在一个很宽的频谱范围内分布着能量。
这使得它能够与其他现有的通信系统共存，而不会相互干扰。
就好像在一个繁忙的市场中，超宽带信号传输技术能够找到自己的独特空间，与其他“商家”和平共处。
超宽带信号传输技术的传输速率也是其一大亮点。
由于其独特的信号结构和频谱利用方式，能够实现高速的数据传输。
在某些应用场景中，其传输速率可以达到数百兆甚至数千兆比特每秒，这对于需要快速传输大量数据的应用，如高清视频传输、实时游戏等，具有极大的吸引力。
此外，超宽带信号传输技术还具有良好的穿透能力。
无论是在建筑物内、地下还是其他复杂的环境中，它都能够有效地传输信号。
这使得它在诸如室内定位、地下探测等领域有着广泛的应用前景。
在实际应用中，超宽带信号传输技术已经在多个领域发挥了重要作用。
在军事领域，它可以用于高精度的定位和跟踪系统，为军事行动提供准确的信息支持。
在民用方面，它可以用于无线个域网、智能家居、智能交通等领域。
超宽带(UWB)无线通信技术
知识大全：便携设计中模拟开关的变迁引言与电源设计应用中传统大功率MOSFET开关和存储应用中多位数据总线开关相比，模拟开关大大不同。
一般来讲，模拟开关主要用于切换手机等便携式设计中的小功率模拟信号。
但是，在最近的便携式设计中附加功能的推动下，模拟开关从传统的低带宽音频开关发展成为高速混合信号开关。
由于模拟开关具有低功耗、低漏电流及小封装等特点，在某些设计中甚至可以将其用作低功耗DC信号开关。
本文将介绍模拟开关的迁移轨迹，让读者了解便携式基带设计的市场趋势。
变迁轨迹如图1所示，手机已从简单的单语音功能发展成为带有MP3或音乐铃声等大功率立体声音频的通讯工具。
至于视频功能，简单的低分辨率相机已经过时，而高于200万像素相机已经成为大多数中高端手机的标准功能。
由于低功耗数字式广播调谐器适合便携式应用，带有复合视频输出的手机将在市场强势出现，从而满足外部大型显示器或者专业投影仪显示等专业应用需求。
图1基带功能推动手机功能变迁（略）现代的手机设计都嵌入了MP3功能，对于数据路径而言，传统以UART为基础的接口已不能满足最终用户的下载要求。
因此，USB1.1全速(12Mbp)甚至是USB2.0高速接口在带嵌入式硬盘或可拆卸大型存储器的MP3手机设计中越来越普遍。
纯音频开关从高导通电阻迁移到超低导通电阻响应图1中手机功能的变迁，最初在手机设计中采用模拟开关是由于大多数基带处理器只有有限的音频输出端口，如图2所示。
那些低端处理器只有单语音输出，通常需要进行语音隔离将其分别接到听筒或者耳机中。
相对于32Ω的耳机阻抗，这些开关通常具有大约10Ω相对较高的导通电阻。
开关的插入损耗通过前置放大器级来补偿。
大多数应用中的控制电压与开关的3V供电一致。
图2便携设计中模拟开关应用功能的迁移（略）在节能及更佳的总谐波失真(THD)需求带动下，市场出现了1Ω开关，在0到VCC的输入电压之间具有平坦的导通电阻。
对于免提电话等功能来说，来自基带处理器的语音输出可以路由到耳机和内部的8Ω扬声器上。