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技术天地:超宽带技术及其新的发展方向
2006年7月12日 8:37  来源:数字通信世界
    【摘 要】 本文主要介绍了超宽带技术的基本特点,以及超宽带技术的应用场景并分析了超宽带技术的管制和标准化现状,超宽带技术存在的挑战,最后介绍了超宽带技术的发展动态。 

    一、引言 

    当设计未来的短距离无线通信系统时,我们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。这要求新的无线世界是现在和未来无线通信系统的综合,包括WANs,WSP?column=news&key=LAN target=_blank class=qqx_gjz>LANs,WPANs以及Ad Hoc和家用局域网,可以连接各种不同的设备,包括计算机和各种娱乐设备。要实现这个目标,就需要新的无线技术。 

    UWB技术最初是在1960年作为军用雷达技术开发的,早期主要用于雷达技术领域;1972年UWB脉冲检测器申请了美国专利;1978年出现了最初的UWB通信系统;1984年UWB系统成功地进行了10公里的试验;1990年美国国防部高级计划局(DARPA)开始对UWB技术进行验证。2002年2月,FCC批准了UWB技术用于民用。 

    UWB技术发展慢的原因主要有:在1994年以前主要限于军方使用,限制了第三方开发支持UWB的软件和硬件;由于UWB使用许多专用频段,FCC对UWB技术的批准进展缓慢;UWB带来的干扰问题也阻碍了UWB的发展步伐;而且,由于UWB技术可能取代现在使用的所有无线技术,包括PAN,WLAN(802.11a,802.11b,802.11g)和无线WAN(如GPRS,1XRTT),因此,许多公司会抵制该技术的商用。 

    二、UWB频谱效率 

    在短距离通信中,UWB-RT为现在的频谱管理和无线系统工程中的多数问题提供了答案。在UWB-RT中,新的方法是共享现有的频谱,而不是寻求新的频段。这个观点得到US管制局的批准。欧洲和亚洲也开始了这方面的工作,尤其是日本和新加坡。UWB-RT将对多媒体家用网络和娱乐市场产生很大的冲击力,它允许实施智能网络和设备,可以实现以用户为中心的无线通信世界。

    FCC的最初报告和工业界对UWB设备的定义是:一种发射信号的相对带宽大于0.2,或者传输时带宽至少为500MHz的设备。相对带宽定义为2(fH-fL)/(fH+fL),其中fH和fL分别为-10dB时的上界频率和下界频率。在物理层,UWB通信扩展少量的EIRP,根据FCC的定义,低于0.56mW与其中心频率相比,穿过很宽的频带。这可以从其功率谱密度中计算出,在3.01~10.6GHz,为75nW/MHz。UWB的这个定义不仅有高的时间分辨率,也有比窄带系统低的衰落边际。 

    UWB设备可以分为很多类,如图像系统,车载雷达系统,通信,测量系统等。它们都需要很高的频谱效率,通过采用适当的技术标准,UWB可以使用现有的无线设备使用的频谱,而不会引起干扰,从而可以更好地利用频谱。在WBAN/WPAN网络的节点之间,应用Ad Hoc 的概念,如使用多跳路由,UWB设备可以降低发射功率和覆盖范围,这使得在同样的区域内,可以有大量的设备运行,极大地增加了频谱利用率和容量。由于一个系统的最大传输范围与速率成反比,要在任何时候,任何地点进行覆盖,成本会随着数据速率增加。因此,短距离无线系统覆盖的区域很小,基于UWB-RT的技术,将会是未来高空间容量网络的一个选择。 

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