通信工程师移动通信UWB（超宽带）技术

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1．移动通信UWB技术
UWB(Ultra Wideband，超宽带)，超宽带)技术是目前正被广泛研究的一种新兴无线通信技术，现在已经成为高速无线个人网(WPAN)的首选技术。
一方面，由于它具有高数据率(可达100Mbit／s一1 Gbit／s)、低功耗和低费用等特点，为无线通信的发展开辟了新的机遇；另一方面，由于它占用极宽的带宽，与其他通信系统共享频段，给干扰、兼容等相关领域的研究带来了挑战。UWB技术的标准化主要在致力于无线个网(WPAN)标准化工作的1EEE 802．15框架内进行。UWB最初的定义是来自于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术，又称为脉冲无线电(Impulse Radio)技术。与在当今通信系统中广泛采用的载波调制技术不同，这种技术用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信，所以又称为基带传输(BasebandTransmission)或 (Carrierless)技术。脉冲UWB技术的脉冲长度通常在亚ns量级，信号带宽经常达数GHz，比任何现有的无线通信技术(包括以3G为代表的宽带CDMA技术)的带宽都大得多，所以最终在1989年被美国国防部称为超宽带技术。传统脉冲UWB信号通常具有很小的(10—2～ 10—3)占空比，这决定了UWB设备的平均发射功率很低，甚至是现有的蓝牙(Blue—tooth)系统发射功率的1／100—1／1000。
如此低的发射功率带来了诸多好处：
系统的发射功率可以降到背景噪声的水平，因此可以与其他无线通信系统“安静的共存”；
极低的发射功率使UWB设备具有很低的能耗，功率放大器通常可以被省去，因此UWB设备具有很低的成本。
极低的发射功率使UWB信号很难被监听，从而具有良好的保密性。根据美国联邦通信委员会(FCC)数年前的定义，UWB系统应该是相对带宽(带宽与中心频率之比)大于0．25或带宽超过1．5GHz的系统。
最近FCC又修正了对UWB技术的定义，规定相对带宽大于0．2或带宽超过500MHz的系统都可看作UWB系统。这种更宽泛的定义使某些传统无线通信技术也开始被考虑作为UWB通信技术的候选方案。2003年，在IEEE 802．15．3a工作组征集提案时，IntelTIXtremeSpectrum(后被Motorola收购)分别提出了多频带(Multiband)、正交频分复用(OFDM)、直接序列CDMA(DS—CDMA)3种方案，后来多频带方案与OFDM方案融合，从而形成了多频带OFDM(MB—OFDM)和DS—CDMA两大方案竞争的格局。这两种方案都在对传统技术进行改进后满足了UWB技术的特征。MB—OFDM仍然基于128一OFDM传输，但每个子载波的频宽由几kHz增长到4MHz。而DS—CDMA 采用了超过1 Gcps的码片速率，与传统CDMA技术几百kcps的码片速率有很大区别。MB—OFDM和DS—CDMA已经成为UWB主流方案的两大技术，与早期定义的UWB技术在本质上是不同的，它们更适宜被看作OFDM技术和CDMA技术的超宽带改进型。超宽带系统应用中存在一个与其他通信系统的共存和兼容的重要问题。由于超宽带系统使用很宽的频带，因此与很多其他的无线通信系统频段重叠。虽然从理论上说超宽带系统的发射功率谱密度很低，应能和其他系统“安静地共存”，但在实际应用中超宽带系统对其他系统的兼容性还需要实验证明，特别是超宽带系统的工作机理和特性还有很多不清楚的方面，比如超宽带系统的带外干扰问题，即超宽带设备也有可能对其工作频段之外的无线系统产生一定的干扰，这部分干扰还很难用理论计算的方法准确估计。

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