超宽带无线通信关键技术探讨

刘 松



超宽带无线通信关键技术探讨

刘 松

广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310

超宽带无线通信技术最为关键的技术是冲击无线电技术。冲击无线电技术之所以成为超宽带无线通信技术的核心技术，是因为它可以以极高的速度传输数据信息，还可以防止其他信号的干扰。凡是在十米范围以内的无线个人局域网，它都可以满足需求。

超宽带；无线通信；关键技术

1 超宽带无线通信技术的起源与发展

UWB（Ultra Wideband，超宽点无线通信）刚开始只被应用于雷达和遥感领域。当发生自然灾害或其他灾害的时候，可以采用UWB进行人员搜救。除此之外，军事行动中的各种各样的测距问题也都用该技术来解决。二十一世纪初，随着该技术的不断发展，超宽带无线通信技术逐渐被用于通信。随后，全球各地区的相关研究部门和组织也纷纷对该项技术展开研究。其中最值得一提的是，包括英特尔公司和美国Time Domain公司在内的8个机构和公司组成了联盟，提出了超宽带无线通信技术的多带脉冲物理层模型。两个月后，多频带OFDM联盟成立。超宽带无线通信技术的特殊性在于，这种技术可以不需要任何载波就能完成数据的传输与接收，并且拥有很宽的带宽，单位可以达到GHz（吉赫）。因此，超宽带无线通信技术可以实现数据的高速传输，速度甚至可以高于1000 Mb/s。除此之外，这种技术的成本不高，耗能又相对较低，尤其是抗干扰能力很强，因此吸引了广泛关注[1]。

2 超宽带无线通信技术的优势

（1）带宽很宽，数据传输速率极高。超宽带无线通信技术的带宽可以达到10 GHz，并且以共享频带的方式进行数据的传送和接收，有利于缓解目前频率资源不足的问题。另外，超宽带无线通信技术的数据传输速率也十分惊人。在距离为5～10 m的范围以内，蓝牙技术的数据传输速度为70 Mbit/s，802.11无线网络技术的数据传输速度是54 Mbit/s，这都远远不如超宽带无线通信技术。UWB的数据传输速率可以达到100 Mbit/s，正符合当今社会人们对于大容量数据的传输需求。（2）生产成本很低。采用的是无载波通信的方式，即以0或1的方式发送瞬间信号，而不是连续的脉冲信号，并且发射功率也比较低（单位是毫瓦），仅占其他无线通信系统发射功率的十分之一到百分之一。这个特点极大地减少了电能的使用。对比分析结果显示，超宽带无线通信技术的用电量仅占传统通信方式用电量的百分之一到千分之一。（3）保密度很高。由于超宽带无线通信技术的发射功率不高，信噪差异比较小，所以很难被检测器检测接收。除此之外，该技术采用的扩频方式并不是连续的，因此如果要截获其相关的发射数据信息，就必须得到发射端的发射序列。这个特点使UWB拥有了保密性极强的优势。（4）抵御信息干扰的能力很强。超宽带无线通信技术使用的扩频方法并不是连续的扩频方法，这种特点使得超宽带无线通信技术输出的发射信号比较低，信噪差异不明显，处理增益更大。除了UWB的接收器外，一般其他系统的接收机很难接收、识别UWB发射的输出信号。对比以往使用的无线通信技术，UWB更能防止自身的数据信号被影响。（5）穿透能力强。由于超宽带无线通信技术发射的脉冲速度很高，可以轻易地透过厚木板、混凝土、水泥等物，所以超宽带无线通信技术拥有了包括测量距离、物体透视、确定位置、防止交通工具相互撞击等在内的更为广阔的应用领域[2]。

3 超宽带无线通信技术的劣势

（1）对其他无线通信系统造成一定程度的干扰。UWB技术虽然拥有非常宽的带宽，而且是共享通信频带，但是也存在一种可能，即超宽带无线通信系统和现存传统通信系统所用频带有相互重叠的部分。而且在航空航天、军事应用和天文等领域的应用中不能提供符合要求的极宽的频带区域。研究表明，超宽带无线通信技术在接收和发射信号时会对包括全球定位系统等在内的应用窄带的无线通信系统产生影响，干扰这些系统的信号[3]。（2）超宽带无线通信系统的信号接收受其他系统影响。当传统无线通信系统的门限值比超宽带无线通信系统门限值高的时候，传统无线通信系统的发射器发射的窄频信号就要比超宽带无线通信系统的发射器发射的门限值高。这就导致了超宽带无线通信系统的接收器的频带宽度与相对应的滤波器和天线的频带宽度精确度要求不相符。在这种情况下，传统无线通信系统会对UWB技术的信号接收造成影响。（3）其他的劣势。超宽带无线通信技术由于是瞬时脉冲，脉冲具有瞬间性，不能进行精确的定时，给检测接收带来麻烦。另外，超宽带无线通信技术不能像其他的无线通信技术一样，仅控制外噪声干扰。它不仅要控制外噪声，还要对微型控制器所产生的噪声进行一定的控制和处理。如果想要在不产生干扰的前提条件下，拥有高信道容量，提高传送和接收数据的速度，只能通过提高平均脉冲的频率等方式来实现。从这一点来看，超宽带无线通信技术和其他的无线通信技术没有区别，都是需要将带宽效率、发送峰值功率以及性能等进行有机结合，灵活运用。

4 超宽带无线通信技术的应用

超宽带无线通信技术在这个信息被大量需求的时代备受关注，该技术几乎在各个领域都得到了应用。起初，军事雷达和许多定位系统等在内的不少军事设备的制作都采用了超宽带无线通信技术。此后，UWB开始进入普通老百姓的视野，普通非军用目的的测距、定位，以及扫描成像、交通工具的防撞等都采用该技术。

5 超宽带无线通信技术的发展前景

超宽带通信技术作为一种民用产品，已与我们的生活息息相关。其低耗能、高速率的优势，可以实现完全数字化，在数据信号的传输上达到高速传播。同时，超宽带通信技术有着广阔的发展前景。在移动通信技术深入发展的时代，超宽带通信技术与互联网宽带技术的发展相辅相成，为日常生活带来很大的便利。超宽带通信技术关于通信容量和有限的频谱资源分配技术的研究，在美国、日本等国家已经取得了很大的进展，为超宽带无线通信技术的广泛应用提供了更加广阔的发展空间。同时，由于移动互联网和移动通信技术实现了全方位、多领域的全面覆盖，因此超宽带无线通信技术在无线通信方面的优势更加明显，更加适应我国人口密集、商业活动频繁的现状。作为一项可以与其他无线通信技术兼容的新型技术，超宽带无线通信技术的发展将会进一步促进其商业化进程。

6 结论

自二十世纪六十年代兴起以来，超宽带无线通信技术实现了数据的高速传输，拥有成本低、能耗少，抗干扰能力和保密能力强等特点，吸引了全世界的关注。然而，超宽带无线通信技术目前还存在一些尚未解决的问题。为了解决这些技术难题，我们应不断研究，为我国超宽带无线通信技术的进一步发展贡献力量。

[1]周先军，胡修林，张蕴玉，王甲池.超宽带无线通信关键技术[J].电子技术应用，2015，10（10）：50-53.

[2]李育红，周正.超宽带无线通信技术的新进展[J].系统工程与电子技术，2015，1（8）：20-24.

[3]刘翔.超宽带无线通信相关技术的研究[J].科技创新导报，2015（5）：2-3.

Discussion on Key Technologies of UWB Wireless Communication

Liu Song

Guangzhou GCI Science & Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510310

The most critical technology of ultra-wideband wireless communication technology is the impact of radio technology, the impact of radio technology has become the core technology of ultra-wideband wireless communication technology, because it can transfer data at very high speed, but also to prevent other signals Interference, all within the range of ten meters of wireless personal LAN, it can meet their needs.

ultra wideband; wireless communication; key technology

TN925

A

1009-6434（2017）02-0031-02