浅谈超宽带通信传输技术

许英教

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司惠州分公司，惠州　516000）

1　超宽带定义

超宽带技术（Ultra-wide band，以下简称UWB）是一种低能耗、高速度传输无线局域网通信技术，适用于无线通信应用程序需要优质的服务，可用于无线局域网（WPAN），家庭网络连接和短程雷达和其他领域。它不采用连续正弦波（sine waves），但使用脉冲信号传输。超宽频技术，充分利用现有的频谱衬底类型传输技术，在重叠的形式共享（Underlay）与现有的无线通信系统频谱共享，但由于超宽频系统缺乏射频环境信息沟通的过程中，很容易产生干扰到其他通信系统。

2　超宽带通信的研究状况及发展趋势

UWB的相关研究始于二十世纪四十年代。路易·德·罗萨在一九四二年取得了两项专利申请，康拉德·H·赫普纳在一九四五年还申请了脉冲通信技术专利。六十年代末，杰拉尔德·罗斯和亨宁·汉姆斯启动脉冲传输系统的主要组成部分和脉冲收发器设计。一九九四年以前，UWB技术研究受到美国军方的限制。之后，无线通信技术的需求的增长和限制的取消，推动UWB技术的快速发展。二零零二年四月，FCC批准了UWB的第一个民用项目，使得UWB被广泛应用于各个方面。

超快带技术仍然有许多问题尚未解决。首先就是干扰，超宽带技术干扰频带。FCC对超宽带辐射提出了严格要求，严格限制的发送功率，以减少干扰，但仍存在与无线LAN免授权频段以及与其他许可频段的超宽带干扰。超宽带波形设计不仅要满足FCC的辐射，减少用户之间的干扰，除了尽可能改善发射功率，它是一个棘手的问题。寻找各种方法来解决干扰，旨在满足超宽带脉冲辐射的要求。UWB技术具有传统通信系统的没有优点，但在同一时间范围广泛的应用，它也带来了新的问题。在UWB系统的应用中，还有许多关键技术问题。目前，主要UWB系统的研究焦点集中于信号生成，天线选择和调制方案，传播特性和编码方案，与其他无线系统的干扰共存以及无线网络协议。

3　超宽带通信传输的关键技术

3.1　频谱感知

首要任务就是感知频谱环境，其目的主要是探测频谱空洞，第一种以目标频段的干扰温度估计为基础分析，并找出适合的频谱空洞，其优点是更具创意、影响深远；第二种通过对授权用户信号的检测与识别来实现频谱空洞的探测，其优点是低复杂度、易实现。

频谱感知主要分为两类，第一类以干扰温度为基础的频谱感检测，以发送端为中心，发射功率等于距发射机一定距离位置预先设定的噪声基准。干扰温度，用来管理和量化干扰的指标，可以被看作是在该频带的干扰功率谱密度。它测量噪声源与发射机上出现的RF干扰。第二类基于授权用户信号检测的频谱感知，主要通过匹配滤波法、能量检测法、单节点本地感知判决、多节点协作式感知判决等方法实现

3.2　信道状态估计

感知频谱空洞后，通过信道状态信息，我们需要计算实际链路频率信道容量。虽然在一个信道状态场景中的每个终端的超宽带室内信道状态的可能性的可能性发生在非常短的小戏剧性的变化，但周围环境的影响，在很长一段时间的信道状态信息可以变化。因此，除了CSI的做法通道可以定期更新信息，并重新分配资源，这还能继续研究在考虑信道信息时，如何使用低复杂度的算法，使资源分配更加有效。

3.3　自适应脉冲波形设计

UWB-IR系统基本上是一个非正弦脉冲无线电通信系统，并且容易进行数字化。可以使用非正弦信号副本生成理论自适应信号波形设计。信号是时间的函数，可以用多个函数叠加表示。正弦，余弦函数仅具有一个功能，它是从分频信号和来自所述方法中的信号的频率特性得到。在一般情况下，任何一个完整的正交系统的通常使用傅里叶级数展开的等效的分析，以及对等价变换的傅立叶变换。沃尔什函数作为一个例子，它允许信号序列可以表示特征使得信号可以分割给速率。因此，该脉冲信号波形产生UWB自适应机制可以在正交函数，如扁长椭球波函数（PSWFS）理论或某种桥接功能的和的频谱中的非正弦完整系统探索环境和其他一些最好的可用信息，共同设计灵活的频谱脉冲波形，以满足环境适应性UWB频谱需求。

4　结论

认知超宽带是一个应用前景十分广泛的，拥有自适应频谱接入能力和智能波形的超宽带通信系统。在本文中，我们分析介绍了超宽带通信技术的定义，及其关键技术，包括频谱感知，信道状态估计和自适应脉冲波形产生等。超宽带通信传输技术为解决频谱资源日益紧张的问题提供了一种新的解决方案。

[1]吴捷，基于认知无线电网络的频谱合作检测技术，哈尔滨工业大学硕士论文，2008.