超宽带无线通信技术及其应用综述

钟子强

摘 要：目前人们对信息的需求随着社会经济的进步和科学技术的发展而逐步提高。超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）因为具有耗用电能小、生产成本低以及数据传输速度快等的特点和优势，已经成为新时代的宠儿。为此，首先介绍了超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）的起源与发展，然后分析了该技术的一些主要优势和尚待解决的问题，对于该技术在一些领域中的应用进行了简要介绍，期望大家对这项技术有更多的了解。

关键词：超宽带；无线通信；应用

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672 3198.2016.22.094

0 引言

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）最为关键的技术在于冲击无线电技术，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，凡是在十米的范围以内的无线个人局域网，它都可以满足他们的需求。

1 超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）的起源与发展

UWB刚开始只被应用于雷达和遥感领域，比如说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应用该技术来实现。到了二十一世纪的初期，随着该技术不断的发展和成熟，超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）逐渐被用于通信，该技术开始走入普通老百姓的视野。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公司在内的八个机构和公司组成了联盟，提出了超宽带无线通讯技术的多带脉冲物理层模型，两个月后，多频带OFDM联盟被建立。

超宽带无线通信技术的特殊性（UWB，Ultra-Wide Band）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，并且它拥有很宽的带宽，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，速度甚至可以高于每秒1000兆位。除此之外，这种技术需要的成本不高，耗能又相对较低，尤其是抗干扰能力很强，因此吸引了广泛的关注。

2 超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）的优势

2.1 带宽很宽，数据传输速率极高

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）的带宽可以达到10GHz，并且是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是十分惊人的，在距离为五米至十米的范围以内，蓝牙技术的数据传输速度为每秒七十兆比特，802.11无线网络技术的数据传输速度是每秒五十四兆比特，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到达每秒一百兆比特。这种可以实现高速率数据传输的技术，正符合了当今社会人们对于大容量数据传输要求。

2.2 生产成本很低

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）由于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，这个特点大大减少了电能的使用。对比分析的结果显示，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。

2.3 保密度很高

由于超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）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。

2.4 抵御信息干扰的能力很强

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）使用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，对比于以往使用的无线通信技术来说，UWB更能防止自身的数据信号被影响。

2.5 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，可以轻易的透过厚木板、混凝土、水泥等物，所以超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）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。

3 超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）的劣势

3.1 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（UWB，Ultra-Wide Band）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（UWB，Ultra-Wide Band）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（UWB，Ultra-Wide Band）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（UWB，Ultra-Wide Band）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（UWB，Ultra-Wide Band）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合，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。

3.3 其他的劣势

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）由于是瞬时脉冲，脉冲具有瞬间性，不能进行精确的定时，给检测接受带来麻烦。另外，超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）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的结合，灵活的运用。

4 超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）的应用

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）在这个信息被大量需求的时代备受关注，该技术在各个领域几乎都得到了应用。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是采取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 结束语

自二十世纪六十年代兴起以来，超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）实现了数据的高速传输，拥有成本低、能耗少尤其是抗干扰能力和保密能力很强等特点，吸引了世界眼光的关注。然而，超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）目前还存在一些尚未解决问题，为了解决这些技术难题，我们应该不断研究学习，为我国超宽带无线通信技术的进一步发展的贡献力量。

参考文献

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