无线通信中的高速传输技术——超宽带.doc

无线通信中的高速传输技术-UWB 在现代通信系统与技术系列讲座的课堂中，老师向我们介绍了无线通信中的高速传输技术超宽带技术，现在生活中对于无线技术的要求越来越高，人们都不满足于现状，三大运营商移动，电信，联通也都在不断地提高宽带速度以满足人们的需求。而对于超宽带技术我刚开始基本上什么都不了解，后来课堂上老师的讲解了对此有了一定的了解，自己课后也查阅了相关资料，收获颇丰。随着无线通信技术的发展，人们对高速短距离无线通信的要求越来越高。超宽带（UWB）技术的出现，实现了短距离内超带宽、高速的数据传输。其调制方式和多址技术的特点使得它具有其他无线通信技术所无法具有的很宽的带宽、高速的数据传输、功耗低、安全性能高等特点。无线通信技术是当前发展最迅速、最具活力的技术领域之一，在这个领域中，各种新技术、新方法层出不穷。其中，超宽带技术是在20世纪90年代以后发展起来的一种具有巨大发展潜力的新型无线通信技术，被列为未来通信的十大技术之一。而什么是超宽带呢？1989年美国国防部首次使用超宽带这个术语，并规定若一个信号在 20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或分数带宽大于25%，则这个信号就是超宽带信号。UWB技术既不同于传统的窄带无线传输技术，也不同于3G蜂窝通信中的扩频宽带技术，它不需载波，能直接调制脉冲信号，产生带宽高达几个GHz的窄脉冲波形，其带宽远远大于目前任何商业无线通信技术所占用的带宽。近几十年来,无线通信技术得到了快速的发展,人们对各种无线通信业务的需求也在迅猛增长。超宽带技术因其优良的技术特性、并可缓解日益紧张的频谱资源,在最近几年蓬勃发展，越来越受到社会各界特别是通信界和产业界的重视,超宽带将获得越来越广泛的研究和应用。在超宽带无线通信相关技术的研究的论文中我了解到超宽带技术的历史,可以追溯到1942年DeRosa提交的随机脉冲系统的专利。20世纪60年代对时域电磁学的研究进一步促进了超宽带技术的发展。早期的超宽带系统利用占用频带极宽的超短基带脉冲进行通信,所以又称为基带、无载波或脉冲系统。早期的超宽带技术主要应用于军用系统。近年来,超宽带技术开始应用于民用高速无线通信领域,并有了较大的发展和变化,产生了进行载波调制的直接序列码分多址和多带时频交织正交频分复用等多种实现方式。超宽带无线通信技术的显著特点首先是传输速率高，超宽带技术上使用的是上千兆赫兹的超级宽频带，即使是发送信号功率谱的密度很低，仍然可以保证较高速度的信息传输速率。UWB的数据速率可以达到几十兆比特每秒到几百兆比特每秒，有望高于蓝牙100倍，也可以高于IEEE 802.11a和IEEE 802.11b。另外一个特点是通信的距离将被缩短，信号传输受到距离的影响和高频信号强度会衰减很快，因此超宽频带的使用更加适用于短距离之间的通信。第三个特点是隐蔽性高,无线电波空间传播的“公开性”是无线电通信与有线通信相比较而言的固有不足,而超宽带无线通信是通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制,超宽带发射机的发射功率通常可做到低于1mW，从理论上而言，超宽带信号所产生的干扰仅仅相当于一宽带的白噪声。这样有助于超宽带与现有窄带通信之间的良好共存，对于提高无线频谱的利用率具有很大的意义，更好的缓解日益紧张的无线频谱资源问题。因而超宽带无线信号被隐蔽在环境噪声和其他信号中,很难被检测得到。第四大特点是低耗电量,由于收发机结构简单,超宽带无线系统的耗电量很低,是原有系统耗电量10%20%,大大延长了系统电源的供电时间,适合应用在移动终端和传感器网络中。其次是穿透能力强,超宽带无线系统具有很强的穿透树叶和障碍物能力,能够实现隔墙成像,填补了常规超短波信号在丛林中不能有效传播的空白,应用广泛。而且适用于窄带系统的丛林通信模型也同样适用于超宽带系统。第五大特点是其多径分辨率极高，因为其采用的是持续时间极短的窄脉冲，所以其时间上和空间上的分辨率都是极强的，方便进行测距、定位、跟踪等活动的开展。由于系统本身的处理增益和多径分辨能力,所能容纳的用户数远远超过3G系统,能在多媒体等大量数据传输的环境中发挥作用。最后，是超宽带无线通信技术的便携性，此技术使用基带传输，无需射频调制和解调，因此其设备功耗小，成本也较低，灵活的使用特性也使其更适合于便携型无线通信的使用。当然,超宽带无线通信也存在不足,主要问题是超宽带无线通信系统占用的带宽很大,超宽带无线通信系统可能会干扰现有其他无线通信系统,因此超宽带无线通信系统的频率许可问题一直在争论之中;另外,还有学者认为,尽管超宽带无线通信系统发射的平均功率很低,但是由于它的脉冲持续时间很短,它的瞬时功率峰值可能会很大,这甚至会影响到民航等许多系统的正常工作。但是学术界的种种争论并不影响超宽带无线通信的开发和使用。总之，超宽带无线通信技术利远大于弊。由于UWB通信利用了一个相当宽的带宽，就好像使用了整个频谱，并且它能够与其他的应用共存，因此UWB可以应用在很多领域。在个域网中，超宽带无线通信技术具有传输速率高且发射功率低等特点，因此在通信领域中能够为用户提供无线外设访问功能，并且其供应速度也非常快。这样用户就可以在家里和办公室里方便地以无线的方式将视频摄像机中的内容下载到PC中进行编辑，然后送到TV中浏览，轻松地以无线的方式实现个人数字助理（PDA）、手机与PC数据同步、装载游戏和音频/视频文件到PDA、音频文件在MP3播放器与多媒体PC之间传送等。在军事通信应用中，因为超宽带无线通信技术具有非常良好的保密性能，同时超宽带无线通信系统在通信的过程中，不需要联系发送信号，超宽带无线通信系统的信号属于突发信号，从而使得通信过程中的保密性能进一步提升。再加上超宽带无线通信技术还具有非常强的抗干扰能力以及耗能少等特点，使得超宽带无线通信在军事通信领域中应用，具有非常显著的优势。在智能交通系统应用中，超宽带无线通信技术具有良好的定位和搜索功能，能够在车上装有特有的雷达来降低交通事故，同时还能实现车辆的随时定位，车速的测量以及车辆在形式过程中的道路信息等。在当今世界科技技术的飞速发展过程中，人们对通信的要求越来越高，通信技术对我们国家的发展也有非常重要的作用。超宽带无线通信技术与传统的无线通信技术具有很大的区别，在通信过程