概述：
超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）技術(shù)是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。
簡(jiǎn)介：
UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，截獲能力低，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線接入。
UWB技術(shù)是一種使用1GHz以上頻率帶寬的無(wú)線載波通信技術(shù)。它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很大，盡管使用無(wú)線通信，但其數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百兆比特每秒以上。使用UWB技術(shù)可在非常寬的帶寬上傳輸信號(hào)，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）對(duì)UWB技術(shù)的規(guī)定為：在3.1~10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。
UWB技術(shù)始于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)。UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進(jìn)行通信，故又稱為基帶通信技術(shù)、無(wú)線載波通信技術(shù)，主要用于軍用雷達(dá)、定位和低截獲率/低偵測(cè)率的通信系統(tǒng)中。2002年2月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)發(fā)布了民用UWB設(shè)備使用頻譜和功率的初步規(guī)定。該規(guī)定中，將相對(duì)帶寬大于0.2或在傳輸?shù)娜魏螘r(shí)刻帶寬大于500MHz的通信系統(tǒng)稱為UWB系統(tǒng)，同時(shí)批準(zhǔn)了UWB技術(shù)可用于民用商品。隨后，日本于2006年8月開(kāi)放了超寬帶頻段。由于UWB技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高（達(dá)1Gbit/s）、抗多徑干擾能力強(qiáng)、功耗低、成本低、穿透能力強(qiáng)、截獲率低、與現(xiàn)有其他無(wú)線通信系統(tǒng)共享頻譜等特點(diǎn)，UWB技術(shù)成為無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)通信技術(shù)（WPAN）的首選技術(shù)。
UWB技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、截獲率低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。
特點(diǎn)：
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單
當(dāng)前的無(wú)線通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(xù)的電波，載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化，利用載波的狀態(tài)變化來(lái)傳輸信息。而UWB技術(shù)則不使用載波，它通過(guò)發(fā)送納秒級(jí)非正弦波窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。UWB系統(tǒng)中的發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)
天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器。UWB系統(tǒng)允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時(shí)在接收端，UWB系統(tǒng)的接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，它不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。
2.高速的數(shù)據(jù)傳輸
民用商品中，一般要求UWB信號(hào)的傳輸范圍為10m以內(nèi)，根據(jù)經(jīng)過(guò)修改的信道容量公式，民用商品數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)500Mbit/s，UWB技術(shù)是實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信和無(wú)線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。UWB技術(shù)以非常寬的頻率帶寬來(lái)?yè)Q取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨(dú)占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無(wú)線技術(shù)使用的頻帶。在軍事應(yīng)用中，UWB技術(shù)可以利用巨大的擴(kuò)頻增益來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低截獲率、低檢測(cè)率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。
3.功耗低
UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，一般在0.20~1.5ns之間，有很低的占空比，系統(tǒng)耗電很低，在高速通信時(shí)系統(tǒng)的耗電量?jī)H為幾百微瓦至幾十毫瓦。民用UWB設(shè)備的功率一般是傳統(tǒng)移動(dòng)電話所需功率的1/100左右，是藍(lán)牙設(shè)備所需功率的1/20左右。軍用的UWB電臺(tái)耗電也很低。因此，UWB設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上，與傳統(tǒng)無(wú)線通信設(shè)備相比，有著很大的優(yōu)勢(shì)。
4.安全性高
作為通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)，UWB技術(shù)具有天然的安全性能。由于UWB信號(hào)一般把信號(hào)能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，對(duì)于一般通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，UWB信號(hào)相當(dāng)于白噪聲信號(hào)，并且在大多數(shù)情況下，UWB信號(hào)的功率譜密度低于自然的電子噪聲的功率譜密度，從電子噪聲中將脈沖信號(hào)檢測(cè)出來(lái)是一件非常困難的事。采用編碼對(duì)脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機(jī)化后，脈沖的檢測(cè)將更加困難。
5.多徑分辨能力強(qiáng)
由于常規(guī)無(wú)線通信的射頻信號(hào)大多為連續(xù)信號(hào)或其持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于多徑傳播時(shí)間，多徑傳播效應(yīng)限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率，由于超寬帶無(wú)線電發(fā)射的是持續(xù)時(shí)間極短且占空比極小的單周期脈沖，多徑信號(hào)在時(shí)間上是可分離的。假如多徑脈沖要在時(shí)間上發(fā)生交疊，其多徑傳輸路徑長(zhǎng)度應(yīng)小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于脈沖多徑信號(hào)在時(shí)間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。大量的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10~30dB的多徑環(huán)境，對(duì)超寬帶無(wú)線電信號(hào)的衰落最多不到5dB。
6.定位精確
沖激脈沖具有很高的定位精度。采用UWB技術(shù)，很容易將定位與通信合一，而常規(guī)無(wú)線電難以做到這一點(diǎn)。UWB技術(shù)具有極強(qiáng)的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，而GPS（全球定位系統(tǒng)）只能工作在GPS定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS提供絕對(duì)地理位置不同，超寬帶無(wú)線電定位器可以給出相對(duì)位置，其定位精度可達(dá)厘米級(jí)，此外，超寬帶無(wú)線電定位器在價(jià)格上更為便宜。
7.工程簡(jiǎn)單造價(jià)便宜
在工程實(shí)現(xiàn)上，UWB技術(shù)比其他無(wú)線技術(shù)要簡(jiǎn)單得多，可全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。它只需要以一種數(shù)學(xué)方式產(chǎn)生脈沖，并對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制，而實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程所需的電路都可以被集成到一個(gè)芯片上，設(shè)備的成本很低。
UWB的主要指標(biāo)：
頻率范圍：3.1GHz~10.6GHz；
系統(tǒng)功耗：1mW~4mW；
脈沖寬度：0.2ns~1.5ns；
重復(fù)周期：25ns~1ms；
發(fā)射功率：<-41.3 dBm/MHz；
數(shù)據(jù)速率：幾十到幾百M(fèi)b/s；
分解多路徑時(shí)延：≤1ns；
多徑衰落：≤5dB；
系統(tǒng)容量：大大高于3G系統(tǒng)；
空間容量：1000kb/m
應(yīng)用：
UWB技術(shù)應(yīng)用按照通信距離分大體可以分為兩類：
一類是短距離高速應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到數(shù)百兆比特每秒，主要是構(gòu)建短距離高速WPAN、家庭無(wú)線多媒體網(wǎng)絡(luò)以及替代高速率短程有線連接，如無(wú)線USB和DVD，其典型的通信距離是10m；
另一類是中長(zhǎng)距離（幾十米以上）低速率應(yīng)用，通常數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s，主要應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和低速率連接。同時(shí)，由于UWB技術(shù)可以利用低功耗、低復(fù)雜度的收發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，所以UWB技術(shù)在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳輸數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有更廣泛的用途。
