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浅谈超宽带通信技术独特优势 　　摘要：在未来的无线电通信系统中，超宽带（UWB）无线电很可能扮演一个革命性的角色。超宽带通信这项新兴的技术利用极窄、超低功率的射频脉冲在收发两端传递信息。使用短持续期的脉冲作为基本的通信单元将使这项技术获得独特的优势，同时也带来技术的挑战。本文阐述了超宽带通信技术研究的意义，着重讨论了超宽带无线通信的独特优势。 　　关键词：超宽带 共享频谱 信道容量 信噪比 　　目前短距离无线通信已经进入前所未有的发展时期。伴随着3G的使用和B3G（Beyond 3G）系统的日益临近。无线局域网（WLAN）和无线局域网（WPAN）的需求和应用也在迅速增长。可以相信，这两种类型的异构网络最终必将整合在一起。现在的短距离无线网络一般都 是孤立的工作在室内的家庭可办公环境中，尚没有与大型的无钱广域基础设施集成。而超宽带（Ultra-Wide-band以下简称UWB）技术的出现和发展，为改变这一现状带来了希望。在短距离无线通信领域，UWB技术具有巨大的潜力。UWB无线通信的独特优势在于它能够提供高速率、低功耗及低成本的短距离无线链路，并且由于UWB是对现在已被占用的频率资源的重用，因而可以缓解目前日趋紧张的频带资源需求。此外，UWB也非常适合室内密集多径传输环境下的高速无线传输。目前，这种无线通信技术已经被美国联邦通信委员会（FCC）采纳，允许UWB技术和产品参与商业化动作，并且颁布了UWB占用带宽的相关条件。IEEE802.15.3a标准已经将超宽带技术选为其实现无线个域网中物理层的基本技术，此外，最近提出的IEEE802.15.3a标准中也包括了超宽带的物理层方案。与此同时，欧洲和亚洲的诸多国家（包括我国）也在积极地展开研究和指定各自的标准，期望形成独立自主的UWB技术知识产权。 　　事实上，UWB无线通信技术的基础就是脉冲无线电技术（Impulse Radio）。人类对脉冲无线电技术的应用可以追溯到一百多年前马可尼所发明的无线电波发射机。从本质上来说，马可尼所发出的电报信号就是一个UWB信号，这可以看作是早期UWB技术的萌芽。任何一个通信系统，如果其瞬时带宽远远大于信息传输所需的最小带宽，就可以被归为UWB通信系统之列。 　???UWB的技术优势是明显的，但在2002年4月FCC在其第一份UWB报告中为UWB设备分配频谱资源之前，对UWB的研究大部分集中于军事通信和雷达系统。在报告颁布之后，对UWB的研究引起了全世界的关注，不管是学术界还是工业界都对UWB的应用提出了很多新的建议。目前，基于UWB的技术主要应用于高速短距离通信、雷达和精确定位等领域。 　　此外，UWB技术还可以应用于Channel Sounding或者测量无线信道的冲击响应。脉冲UWB通过极短的脉冲可以用来跟踪无线环境中的多径分量，这不仅对于研究UWB的传输特性很重要，还可以用来测量窄带信道多径的数量、平均功率和相对时延等信息。超宽带通信技术有以下几种的优势。 　　（1）共享频谱的能力。美国联邦通信委员会对超宽带系统所要求的-41.3dBm/MHz等价于75nW/MHz，将它们归入非蓄意辐射体范畴，诸如电视和计算机显示器。这样的功能限制使得超宽带系统存在于典型的窄带接收机的噪声底限之下，并且使得超宽带信号以最小或者没有干扰的方式与当前的无线业务共存。然而，这些都取决于超宽带系统中用于数据传输的调制类型。 　　（2）大信道容量。对超宽带脉冲而言，大带宽的一个主要优势就是信道容量的提高。信道容量，或者数据速率，被定义为在每个通信信道上每秒通信所能发射的最大的数据量。 　　（3）在低信噪比下工作的能力。超宽带通信系统能够在具有低信噪比的苛刻通信信道中工作，并且由于其大的带宽而仍旧保证大的信道容量。 　　（4）低截获和检测概率。超宽带系统对检测和截获具有先天的免疫能力。正是由于这种低发射功率，窃听者必须非常靠近发射机（大约1m）才能检测到发射信息。此外，超宽带脉冲对每一对发射机/接收机而言，在时域用唯一的码进行调制。非常窄的脉冲进行时域的调制增加了超宽带通信的安全性，因为若不知道到达的时刻来检测皮秒级的脉冲几近于不可能。因此，超宽带系统使得获得高度的安全、低截获和检测概率（LPI/D）的通信能得到保证，这些对于军事通信而言是很重要的。 　　（5）抗干扰。与明确定义的窄带频谱不同，超宽带频谱覆盖了很宽的频率范围，从几近直流到几个吉赫兹，为超宽带信号保证了很高的处理增益。处理增益（PG）是对无线通信系统抗干扰能力的度量，并且被定义为信号的射频带宽与信息带宽之比。 　　（6）多径信道中的高性能。被称之为多径的现象在无线信道中是不可避免的。尽管短的持续时间使得超宽带脉冲与窄带信号相比其对多径效应不那么敏感，但是这并不意味着超宽带通信对多径失真能够完全避免。对