什么是超寬帶

　　超寬帶(‎Ultra-wideband，簡稱UWB)是一種具備低耗電與高速傳輸?shù)臒o線個人局域網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，適合需要高質(zhì)量服務(wù)的無線通信應(yīng)用，可以用在無線個人局域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)、家庭網(wǎng)絡(luò)連接和短距離雷達等領(lǐng)域。它不采用連續(xù)的正弦波(sine waves)，而是利用脈沖訊號來傳送。下面學(xué)習(xí)啦小編與大家分享一下什么是超寬帶。

　　什么是超寬帶

　　UWB技術(shù)是一種新型的無線通信技術(shù)。它通過對具有很陡上升和下降時間的沖激脈沖進行直接調(diào)制，使信號具有GHz量級的帶寬。超寬帶技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，它具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點。

　　UWB的優(yōu)點

　　與其他無線通信技術(shù)相比,UWB具有許多優(yōu)點。表1將UWB技術(shù)與其他無線局域網(wǎng)技術(shù)進行了比較。UWB技術(shù)的特點有：傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、抗多徑能力強、功耗低、成本低。UWB通過改變脈沖的幅度、間距或者持續(xù)時間來傳遞信息。與窄帶收發(fā)信機和藍牙收發(fā)信機相比,UWB不需要產(chǎn)生正弦載波信號, 可以直接發(fā)射沖激脈沖序列,因而具有很寬的頻譜和很低的平均功率,有利于與其他系統(tǒng)共存,提高頻譜利用率。

　　UWB不需要正弦波調(diào)制和上、下變頻,也不需要本地振蕩器、功放和混頻器等,因此體積小,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單。UWB信號的處理也比較簡單,只需使用很少的射頻或微波器件,射頻設(shè)計簡單,系統(tǒng)的頻率自適應(yīng)能力強?？梢詫⒚}沖發(fā)射機和接收機前端集成到一個芯片上,再加上時間基和控制器,就可以構(gòu)成一部 UWB通信設(shè)備。因此,它的成本可以大大降低。

　　由于UWB信號采用了跳時擴頻,其射頻帶寬可以達到1GHz以上,它的發(fā)射功率譜密度很低,信號隱蔽在環(huán)境噪聲和其他信號之中,用傳統(tǒng)的接收機無法接收和識別,必須采用與發(fā)端一致的擴頻碼脈沖序列才能進行解調(diào),因此增加了系統(tǒng)的安全性。

　　UWB信號的衰落比較低,有很強的抗多徑衰落的能力。UWB信號的高帶寬帶來了極大的系統(tǒng)容量,由于UWB無線電信號發(fā)射的沖激脈沖占空比極低,系統(tǒng)有很高的增益和很強的多徑分辨力,所以系統(tǒng)容量比其他的無線技術(shù)都高。

　　由于UWB信號的擴頻處理增益比較大,即使采用低增益的全向天線,也可使用小于1mW的發(fā)射功率實現(xiàn)幾公里的通信。如此低的發(fā)射功率延長了系統(tǒng)電源的使用時間,非常適合移動通信設(shè)備的應(yīng)用。有研究表明,使用超寬帶的手機待機時間可以達6個月,而且低輻射功率可以避免過量的電磁波輻射對人體的傷害。

　　UWB-RT的應(yīng)用

　　隨著UWB-RT商業(yè)化的開始用,這項技術(shù)為支持高速應(yīng)用和低速智能設(shè)備的短距離無線通信系統(tǒng)的部署提供了可能性。FCC定義的UWB天線系統(tǒng),使用簡單的調(diào)制和編碼機制,在短距離內(nèi)可達到的信息速率大于100Mb/s。UWB在信息速率和覆蓋范圍之間可以做一個折衷。

　　大量的應(yīng)用場景適合使用UWB,主要包括：高速無線個人網(wǎng)(HDR-WPAN);無線以太網(wǎng)接口鏈路(WEIL);智能天線區(qū)域網(wǎng)(IWAN);室外點對點網(wǎng)絡(luò)(OPPN);傳感器,定位和識別網(wǎng)絡(luò)(SPIN)。

　　前三種情況假定UWB設(shè)備網(wǎng)絡(luò)部署在居民區(qū)或者辦公區(qū),主要傳送用于娛樂的無線視頻/音頻和控制信號。第四種情況提供室外點對點連接,而第五種考慮工業(yè)和商業(yè)環(huán)境。

　　1. 高速無線個人網(wǎng)(HDR-WPAN)

　　HDR-WPAN定義為：每個房間的活動設(shè)備為5～10,在1～10m范圍內(nèi),數(shù)據(jù)速率為100～500Mb/s,主要基于點對點拓撲。使用現(xiàn)有的有線或者無線標準,通過中繼與外部相連。

　　2.無線以太網(wǎng)接口鏈路(WEIL)

　　可以將HDR的概念擴展到更高的數(shù)據(jù)速率,如1Gb/s,2.5Gb/s。WEIL應(yīng)該滿足以下需求：從PC廠商方面,需要以太網(wǎng)線的替代品;從消費者角度看,在PC和LCD屏之間要求高質(zhì)量的無線視頻傳輸能力,可以傳無線數(shù)字視頻。

　　3.智能天線區(qū)域網(wǎng)(IWAN)

　　IWAN的特征是：在室內(nèi)或者辦公室等有高密度設(shè)備的地方,覆蓋范圍為30m。設(shè)備的要求是：低成本,低功率消耗,如1～10mw,給用戶提供家庭/ 辦公室的智能分布網(wǎng)。設(shè)備的功能有：準確定位,跟蹤,支持環(huán)境敏感的設(shè)備,在當前的窄帶短距離網(wǎng)絡(luò)中不太容易實現(xiàn)。這種情況,無線最后一英里或者到外部的可用連接可以用來發(fā)送報警、控制信號,或者遠程檢查家庭周圍傳感器的狀態(tài)。

　　4.室外點對點網(wǎng)絡(luò)(OPPN)

　　UWB設(shè)備部署在室外,主要適用于PDA上行和信息交換,新聞文本,圖片和視頻的下載。采用何種標準將決定OPPN結(jié)構(gòu)使用集中式還是分布式的,這是一個需要進一步研究的課題。

　　歐洲即將采用的UWB標準將嚴格限制支持室外的UWB設(shè)備的部署。然而,這種情況可能會改變,因為UWB管制的使用也將不斷進步,如同過去其他無線業(yè)務(wù)所經(jīng)歷的一樣。

　　5.傳感器,定位和識別網(wǎng)(SPIN)

　　SPIN系統(tǒng)的特征是：設(shè)備密度高,每層幾百個,主要在工廠或者倉庫,發(fā)送帶有定位信息的低速數(shù)據(jù)包。SPIN設(shè)備使用范圍較大,如果為主從拓撲,在單獨設(shè)備和主站之間可達100m。在工業(yè)應(yīng)用中,SPIN需要高級鏈路可靠性和自適應(yīng)的系統(tǒng)特征,以對動態(tài)改變的接口和傳播環(huán)境作出反應(yīng)。

　　UWB將起到的一個重要作用是：根據(jù)用戶需求提供有效的業(yè)務(wù)。場景機制的劃分和各種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,包括上面分析的各種情況,是遠遠不能滿足用戶的期望的。一個宏偉的目標是,在不同場景下,實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的無縫共存和互操作性。因此,設(shè)計有效的連接,自動漫游機制和數(shù)據(jù)鏈路的自適應(yīng),是將來一個重要的研究課題。