超宽带技术及其应用

肖征荣 王东

　　当设计未来的短距离无线通信系统时，需要考虑通信的普遍特性和Ｂ３Ｇ中提到的“任何人，任何时间，任何地点”的连接性。这要求新的无线通信系统是现在和未来无线通信系统的综合，包括局域网、无线局域网（ＷＬＡＮ）、无线个人局域网（ＷＰＡＮ）、无线个域网（ＷＢＡＮ）、Ａｄ Ｈｏｃ和家用局域网，可以连接计算机和各种娱乐设备等。这就需要新的无线技术，使用户能够管理各种信息，完全接入到各种数据。

　　对各种不同的通信链路比如人—人、人—机、机—人、机—机等，短距离无线技术将起关键的作用。多数人与人之间的信息交换是语音的，而在家庭和办公室中，日益增加的是对数据传输的需求，如位置应用和视频。将来，人们都会希望得到高数据速率，可以与周围的智能网同时作用。在此需求背景下，基于超宽带无线电技术（ＵＷＢ－ＲＴ）的无线设备的商业化，受到广泛关注。

ＵＷＢ－ＲＴ的优点

　　与其它无线通信技术相比，ＵＷＢ－ＲＴ具有许多优点（表１）。ＵＷＢ－ＲＴ的特点有：传输速率高、系统容量大、抗多径能力强、功耗低、成本低。ＵＷＢ－ＲＴ通过改变脉冲的幅度间距或者持续时间来传递信息。

１．频谱利用率高

　　ＵＷＢ－ＲＴ不需要产生正弦载波信号，可以直接发射冲激脉冲序列，因而具有很宽的频谱和很低的平均功率，有利于与其它系统共存，从而提高频谱利用率。

２．系统结构简单

　　ＵＷＢ－ＲＴ不需要正弦波调制和上、下变频，也不需要本地振荡器、功放和混频器等，因此体积小，系统结构比较简单。ＵＷＢ－ＲＴ信号的处理也比较简单，只需要使用很少的射频或微波器件；射频设计简单，系统的频率自适应能力强。

３．成本低

　　将脉冲发射机和接收机前端集成到一个芯片上，再加上时间基和控制器，就可以构成一部ＵＷＢ通信设备，因此其成本低。

４．系统安全性能好

　　由于ＵＷＢ－ＲＴ信号采用了跳时扩频，其射频带宽可以达到１ ＧＨｚ以上，它的发射功率谱密度很低，信号隐蔽在环境噪声和其它信号之中，用传统的接收机无法接收和识别，必须采用与发端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调，因此增强了系统的安全性。

５．抗多径衰落能力强

　　ＵＷＢ－ＲＴ信号的衰落比较低，有很强的抗多径衰落的能力。

６．系统容量大

　　ＵＷＢ－ＲＴ信号的高带宽带来了极大的系统容量，由于ＵＷＢ－ＲＴ信号发射的冲激脉冲占空比极低，系统有很高的增益和很强的多径分辨力，所以系统容量比其它的无线技术都高。

７．其 他

　　由于ＵＷＢ－ＲＴ信号的扩频处理增益比较大，即使采用低增益的全向天线，也可使用小于１ ｍＷ的发射功率实现几公里内的通信。如此低的发射功率延长了系统电源的使用时间，非常适合移动通信设备的应用。有研究表明，使用ＵＷＢ－ＲＴ的手机其待机时间可达６个月；而且其低辐射功率可以避免过量的电磁波辐射对人体的伤害。

ＵＷＢ－ＲＴ的应用

　　随着ＵＷＢ－ＲＴ商业化的开始，这项技术为同时支持高速应用和部署低速智能设备的短距离无线通信系统提供了可能性。ＦＣＣ定义的ＵＷＢ－ＲＴ天线系统，使用简单的调制和编码机制，在短距离内可达到的信息速率超过１００ Ｍｂｉｔ