关键词 超宽带 无线通信 信号

　　 1 引言

　　在过去数年中，短距离无线系统，从10m到100m，由于数据业务的推动，呈现出巨大的发展潜力，特别是近年在短距离无线通信领域提出了个人局域网（PAN）的概念。PAN的核心思想是用无线电或红外线代替传统的有线电缆，组建个人化的信息网络。实现PAN的主要技术有：蓝牙（Bluetooth），IrDA（Infrared Data Association）、Home RF以及超宽带（UWB）等4种，其中具有高性能、低功耗和低成本无线数据通信能力的UWB成为未来富有竞争力的技术之一。

　　众所周知，一般通信技术是把信号从基带调制到载波上，所谓宽带通信是指具有大的调制带宽或高的数据传输速率。而UWB是通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制，从而具有GHz量级的带宽。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（数十mW范围），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。

　　随着近年现代微电子技术的进步和高速器件的发展，超宽带无线技术开始走向商业化。美国联邦通信委员会（FCC）以及全球其他标准化组织正在制定UWB无线技术规范。UWB可能在不占用现在已经拥挤不堪的频率资源情况下带来一种全新的话音和数据通信方式。美国、欧洲等许多学者目前都在对UWB技术在宽带高速通信中的应用潜力和面临的未来挑战进行研究。人们希望混合短距离无线通信和Internet来实现传输数据、话音、视频等业务，进而形成新一代蜂窝系统。

　　 2 UWB性能特点

　　 2.1 UWB信号

　　实现超宽带通信的首要任务是产生UWB信号，从本质上看，UWB是发射和接收超短电磁脉冲的技术，可使用不同的方式来产生和接收这些信号以及对传输信息进行编码，这些脉冲可以单独发射或成组发射，并可根据脉冲幅度、相位和脉冲位置对信息进行编码。

　　目前较成熟的UWB通信信号有两种：时间调制（TM）UWB和直接序列相位编码（DSC）UWB。TM-UWB采用瞬时开关技术来产生短脉冲或只有很少几个过零点的波形，可以将能量扩展到很宽的频带内。脉冲由专用宽带天线，以每秒几十兆至几百兆赫兹的高速率发射，这些脉冲在时间上以随机或伪随机问隔进行分布。进而可在时域和频域上产生多个噪声编码信道和一个类似噪声的信号。对脉冲进行时间编码形成多个信道，实现多址通信。直接序列相位编码UWB采用一种以Gbit/s速率发射的高占空比宽带脉冲相位编码序列。脉冲序列以数百Mbit/s的速率对数据进行编码，多个编码脉冲表示一个比特，编码增益能提供抗多径干扰能力，在短距离范围内，DSC-UWB能提供极高的数据率。