超寬帶無線通信技術及其應用綜述

鐘子強

摘 要：目前人們對信息的需求隨著社會經濟的進步和科學技術的發展而逐步提高。超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）因為具有耗用電能小、生產成本低以及數據傳輸速度快等的特點和優勢，已經成為新時代的寵兒。為此，首先介紹了超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的起源與發展，然后分析了該技術的一些主要優勢和尚待解決的問題，對于該技術在一些領域中的應用進行了簡要介紹，期望大家對這項技術有更多的了解。

關鍵詞：超寬帶；無線通信；應用

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672 3198.2016.22.094

0 引言

超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）最為關鍵的技術在于沖擊無線電技術，沖擊無線電技術之所以成為超寬帶無線通信技術的核心技術，是因為它可以以極高的速度傳輸數據信息，還可以防止其他信號的干擾，凡是在十米的范圍以內的無線個人局域網，它都可以滿足他們的需求。

1 超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的起源與發展

UWB剛開始只被應用于雷達和遙感領域，比如說當發生自然災害或其他災害的時候，可以采用UWB進行人員搜救，除此之外，軍事行動中的各種各樣的測距問題也都應用該技術來實現。到了二十一世紀的初期，隨著該技術不斷的發展和成熟，超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）逐漸被用于通信，該技術開始走入普通老百姓的視野。隨后全球各地區的相關研究部門和組織也紛紛對該項技術展開研究，其中最值得一提的是包括英特爾公司和美國Time Domain公司在內的八個機構和公司組成了聯盟，提出了超寬帶無線通訊技術的多帶脈沖物理層模型，兩個月后，多頻帶OFDM聯盟被建立。

超寬帶無線通信技術的特殊性（UWB，Ultra-Wide Band）在于這種技術可以不需要任何載波就能完成數據的傳輸與接收，并且它擁有很寬的帶寬，單位可以達到GHz（吉赫），因此超寬帶無線通信技術可以實現數據的高速傳輸，速度甚至可以高于每秒1000兆位。除此之外，這種技術需要的成本不高，耗能又相對較低，尤其是抗干擾能力很強，因此吸引了廣泛的關注。

2 超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的優勢

2.1 帶寬很寬，數據傳輸速率極高

超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的帶寬可以達到10GHz，并且是以共享頻帶的方式進行數據的傳送和接收，有利于緩解目前頻率資源不足的問題。另外，超寬帶無線通信技術的數據傳輸速率也是十分驚人的，在距離為五米至十米的范圍以內，藍牙技術的數據傳輸速度為每秒七十兆比特，802.11無線網絡技術的數據傳輸速度是每秒五十四兆比特，這都遠遠不如超寬帶無線通信技術，UWB的數據傳輸速率可以到達每秒一百兆比特。這種可以實現高速率數據傳輸的技術，正符合了當今社會人們對于大容量數據傳輸要求。

2.2 生產成本很低

超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）由于采用的是無載波通信的方式，即以0或1的方式發送瞬間信號，而不是連續的脈沖信號，并且發射功率也比較低（單位是毫瓦），僅占其他無線通信系統發射功率的十分之一到百分之一，這個特點大大減少了電能的使用。對比分析的結果顯示，超寬帶無線通信技術的用電量僅占傳統通信方式用電量的百分之一到千分之一。

2.3 保密度很高

由于超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的發射功率不高，信噪差異比較小，所以很難被檢測器檢測接收，除此之外，該技術采用的擴頻方式并不是連續的，因此如果要截獲其相關的發射數據信息就必須得到發射端的發射序列。這個特點使UWB擁有了保密性極強的優勢。

2.4 抵御信息干擾的能力很強

超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）使用擴頻方法并不是連續的擴頻方法，這種特點使得超寬帶無線通信技術輸出的發射信號比較低，信噪差異不明顯，處理增益更大，除了UWB的接收器外，一般其他系統的接收機很難接收識別UWB發射的輸出信號，對比于以往使用的無線通信技術來說，UWB更能防止自身的數據信號被影響。

2.5 穿透能力強

由于超寬帶無線通信技術發射的脈沖速度很高，可以輕易的透過厚木板、混凝土、水泥等物，所以超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）擁有了包括測量距離、物體透視、確定位置、防止交通工具相互撞擊等在內的更為廣闊的應用領域。

3 超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的劣勢

3.1 對其他無線通信系統造成一定程度的干擾

UWB技術雖然擁有非常寬的帶寬，而且是共享通信頻帶，但是也存在一種可能，即超寬帶無線通信系統（UWB，Ultra-Wide Band）和現存傳統通信系統所用頻帶有相互重疊的部分。而且在航空航天、軍事應用和天文等領域的應用中不能提供符合要求的極寬的頻帶區域。研究表明，超寬帶無線通信技術在接收和發射信號時會對包括全球定位系統等在內的應用窄帶的無線通信系統產生影響，干擾這些系統的信號。

3.2 超寬帶無線通信系統（UWB，Ultra-Wide Band）的信號接收受其他系統影響

當傳統無線通信系統的門限值比超寬帶無線通信系統（UWB，Ultra-Wide Band）門限值高的時候，傳統無線通信系統的發射器發射的窄頻信號就要比超寬帶無線通信系統（UWB，Ultra-Wide Band）的發射器發射的門限值高。這就導致了超寬帶無線通信系統（UWB，Ultra-Wide Band）的接收器的頻帶寬度與相對應的濾波器和天線的頻帶寬度精確度要求不相符合，在這種情況下，傳統無線通信系統會對UWB技術的信號接收造成影響。

3.3 其他的劣勢

超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）由于是瞬時脈沖，脈沖具有瞬間性，不能進行精確的定時，給檢測接受帶來麻煩。另外，超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）不能像其他的無線通信技術一樣，僅控制外噪聲干擾，它不僅要控制外噪聲，還要對微型控制器所產生的噪聲進行一定的控制和處理。

如果想要在不產生干擾的前提條件下，擁有高信道容量，提高傳送和接收數據的速度，只能通過提高平均脈沖的頻率等方式來實現。從這一點來看，超寬帶無線通信技術和其他的無線通信技術沒有區別，都是需要將帶寬效率、發送峰值功率以及性能等進行有機的結合，靈活的運用。

4 超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）的應用

超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）在這個信息被大量需求的時代備受關注，該技術在各個領域幾乎都得到了應用。起初軍事雷達和許多定位系統等在內的不少軍事設備的制作都是采取了超寬帶無線通信技術。此后UWB開始進入普通老百姓的視野，普通非軍用目的的測距、定位以及掃描成像、交通工具的防撞等都采用該技術。

5 結束語

自二十世紀六十年代興起以來，超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）實現了數據的高速傳輸，擁有成本低、能耗少尤其是抗干擾能力和保密能力很強等特點，吸引了世界眼光的關注。然而，超寬帶無線通信技術（UWB，Ultra-Wide Band）目前還存在一些尚未解決問題，為了解決這些技術難題，我們應該不斷研究學習，為我國超寬帶無線通信技術的進一步發展的貢獻力量。

參考文獻

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