UWB无线通信及其关键技术

极低的占空比，其频谱能够达到GHz的数量级，因而UWB在时域中具有其他调制方式所不具有的特性。当多个用户的UWB信号被设计成不同的具有正交波形时，根据多个UWB用户时域发送波形的正交性，以区分用户，实现多址，这被称之为波分多址技术。

　　3.3天线的设计

　　能够有效辐射时域短脉冲的天线是UWB研究的另一个重要方面。UWB天线应该达到以下要求：一是输入阻抗具有UWB特性；二是相位中心具有超宽频带不变特性。即要求天线的输入阻抗和相位中心在脉冲能量分布的主要频带上保持一致，以保证信号的有效发射和接收。

　　对于时域短脉冲辐射技术，早期采用双锥天线、V-锥天线、扇形偶极子天线，这几种天线存在馈电难、辐射效率低、收发耦合强、无法测量时域目标的特性，只能用作单收发用途。随着微波集成电路的发展，研制出了UWB平面槽天线，它的特点是能产生对称波束、可平衡UWB馈电、具有UWB特性。由于利用光刻技术，可以制成毫米、亚毫米波段的集成天线。

　　3.4收发机的设计

　　与传统的无线收发信机结构相比，UWB收发信机的结构相当简单，如图2所示。传统的无线收发信机大多采用超外差式结构；UWB收发信机采用零差结构，在接收端，天线收集的信号经放大后通过匹配滤波或相关接收机处理，再经高增益门限电路恢复原来信息。现代数字无线技术常采用数字信号处理芯片(DSP)的软件无线电来产生不同的调制方式，这些系统可逐步降低信息速率以在更大的范围内连接用户。UWB的一大优点是，即使最简单的收发信机也可采用这一数字技术。

　　4、UWB面临的挑战

　　虽然UWB技术有其特有的优点，但是它的广泛应用仍然还面临很多挑战，还有许多技术问题需要研究解决：

　　(1)需要更好地理解UWB传播信道的特点，建立信道模型，解决多经传播等问题；

　　(2)前向纠错编码的设计、低复杂度的信道补偿算法、快速捕获和同步方法、容量分析；

　　(3)需要进一步研究高速脉冲信号的生成、处理等技术；

　　(4)高速脉冲收发电路的设计与实现，如高精度的匹配滤波、UWB天线、板上微控制器噪声的处理等；

　　(5)研究新的调制技术，进一步降低收发机结构的复杂度；

　　(6)多址方案的研究和设计，如TH-CDMA、DS-CDMA或CSMA等；

　　(7)接收时每个脉冲位置的检测精度；

　　(8)研究它与GPS等其他无线通信技术的干扰问题；

　　(9)在定位应用中还需要研究位置测定技术等。

　　5、结束语

　　UWB作为民用还是一项新技术，随着该技术不断走向商业化，相信上述问题一定能够得以解决。由于它在无线通信方面的创新性和利益性，因此UWB在商业多媒体设备和个人网络，特别是信息家电方面具有很大的市场潜力。