探究UWB技术的独特特性

超宽带系统的主要性能特点及技术优势表现在以下几个方面：

1）超宽带带来了全新的通信方式及频谱管理模式。多年来，传统的无线通信技术大都是基于正弦载波的，而消耗大量发射功率的载波本身并不传送信息，真正用来传送信息的是调制信号，即用某种调制方式对载频进行调制。而超宽带系统可以采用无载波方式，即不使用正弦载波信号，直接调制超短窄脉冲，从而产生一个数吉赫兹（GHz）量级的大带宽。这种传输方式上的革命性变化将带来一种崭新的无线通信方式。同时，作为一种与其他现存传统无线技术共享频带的无线通信技术，对于目前日益紧张的、有限的频谱资源，超宽带技术有其独特的优势，全球频谱规划组织也对其表示高度关注和支持。所以，超宽带不仅仅只是一项革命性的技术，它更是一段免许可证的频谱资源。目前FCC开放的频段是3.1～1.6GHz，UWB可共用7.5GHz的频带。

2）抗多径能力强：UWB发射的是持续时间极短的单周期脉冲，且占空比极低，多径信号在时间上是可分离的，因此具有很强的抗多径能力。多径衰落一直是传统无线通信难以解决的问题，而UWB信号由于带宽达数吉赫兹（GHz），具有高分辨率，能分辨出时延达纳秒级的多径信号，而恰好室内等多径场合的多径时延一般也是纳秒级的。这样，UWB系统在接收端可以实现多径信号的分集接收。UWB信号的抗多径衰落的固有鲁棒性特别适合于室内等多径、密集场合的无线通信应用。但UWB信号极高的多径分辨率也导致信号能量产生严重的时间弥散（频率选择性衰落），接收机必须通过牺牲复杂度（增加分集阶数）以便捕获足够的信号能量。这将对接收机设计提出严峻挑战。在实际的UWB系统设计中，必须折中考虑信号带宽和接收机复杂度，得到理想的性价比。

3）定位精确：冲激脉冲具有很高的定位精度和穿透能力，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，在室内和地下进行精确定位。信号的距离分辨力与信号的带宽成正比。由于信号的超宽带特性，UWB系统的距离分辨精度是其他系统的成百上千倍。UWB信号脉冲宽度在纳秒级，其对应的距离分辨能力可高达厘米级，这是其他窄带系统所无法比拟的。这使得超宽带系统在完成通信的同时还能实现准确定位跟踪，定位与通信功能的融合极大地扩展了系统的应用范围。(www.xing528.com)

4）保密性强：UWB信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内，功率谱密度低于自然的电子噪声，采用编码对脉冲参数进行伪随机化后，脉冲的检测将更加困难。由于UWB信号本身巨大的带宽及FCC对UWB系统的功率限制，使UWB系统相对于传统窄带系统的功率谱密度非常低。低功率谱密度使信号不易被截获，具有一定的保密性，同时使对其他窄带系统的干扰可以很小。

5）UWB具有超高速、超大容量、抗截获性好等诸多优点，超宽带的低功耗特点对于用便携式电池供电的系统长时间工作是非常重要的。UWB以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，在10m的传输范围内，信号传输速率可达500Mbit/s。

6）系统结构简单，成本低，易数字化。UWB通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号，其发射机直接用脉冲小型激励天线，不需要功放与混频器；同时在接收端，也不需要中频处理。UWB系统发射和接收的是超短窄脉冲，无需采用正弦载波而直接进行调制，接收机利用相关器能直接完成信号检测。这样，收发信机不需要复杂的载频调制解调电路和滤波器等，它只需要一种数字方式来产生超短窄脉冲。因此，这可以大大降低系统复杂度，减小收发信机的体积和功耗，易于数字化和采用软件无线电技术。实际上随着半导体技术的发展和新型脉冲产生技术的不断涌现，已经有公司将这种系统集成到单芯片上。