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超宽带（UWB）无线通信技术详解

UWB技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术,它将会为无线局域网LAN和

个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗,高带宽并且相对简单的无线通信技术.超宽

带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,它开发了一个具有对信道

衰落不敏感;发射信号功率谱密度低,有低截获能力,系统复杂度低,能提供数厘米的定位精度

等优点.UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中.

作者：王德强李长青乐光新

近年来，超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。

许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研

究、开发和标准化工作之中。为了使读者对UWB技术有所了解，本讲座将分3期对UWB

技术进行介绍：第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术，

第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍，第3期介绍UWB的应用前景

及标准化情况。

1UWB的产生与发展

超宽带(UWB)有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在

信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。1989年，美国国防部高级研究计划署

(DARPA)首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz

或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。此后，超宽带这个术语才被沿用下来。

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其中，fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20dB辐射点对应的下

限频率。图1给出了带宽计算示意图。可见，UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中

心频率之比)的无线电技术。

为探索UWB应用于民用领域的可行性，自1998年起，美国联邦通信委员会(FCC)开始

在产业界广泛征求意见。美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。

2002年2月，FCC批准UWB技术进入民用领域，并对UWB进行了重新定义，规定

UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。根据UWB系

统的具体应用，分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。根据FCCPart15

规定，UWB通信系统可使用频段为3.1GHz～10.6GHz。为保护现有系统(如GPRS、移

动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰，针对室内、室外不同应用，对UWB系统的

辐射谱密度进行了严格限制，规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3dBm/MHz.。图2

示出了FCC对室内、室外UWB系统的辐射功率谱密度限制。当前，人们所说的UWB是

指FCC给出的新定义。

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自2002年至今，新技术和系统方案不断涌现，出现了基于载波的多带脉冲无线电超宽

带(IR-UWB)系统、基于直扩码分多址(DS-CDMA)的UWB系统、基于多带正交频分复用

(OFDM)的UWB系统等。在产品方面，Time-Domain、XSI、Freescale、Intel等公司纷

纷推出UWB芯片组，超宽带天线技术也日趋成熟。当前，UWB技术已成为短距离、高速

无线连接最具竞争力的物理层技术。IEE