用于个人局域网的超宽带技术研究

（ MAC） 层规范是根据支持特别网、 提供多媒体Qos和支持功率管理来设计的。 与无线局域网相比 ，802.15.3 高速率WPAN技术具有特别适合便携式消费者电器和通信设备及其应用的特点。表1给出了IEEE 802.15.3 高速率WPAN标准。

2. 2 　 用于个人局域网的超宽带技术的特点

超宽带技术能充分抑制多路径衰落的影响、 实现室内高质量近距离无线通信、 发送功率很小、 几乎不对其它宽带传输带来影响 ，这些使得超宽带技术成为实现个人局域网的众多技术中有极大发展优势的技术。 如图 2 为基于超宽带技术的个人局域网示例 ，其中的超宽带系统具有如下特点 ：

2. 2. 1 频谱宽、功耗低

相对于窄带收发信机及实现短距离通信的蓝牙收发信机而言 ，超宽带不需要产生正弦载波信号 ，可以直接发射受跳时伪随机码（PN码） 和信息比特控制的冲激脉冲序列 ，因而具有很宽的频谱和很低的平均功率 ，有利于与其他系统共存 ，提高频谱利用率。

2. 2. 2 　 隐蔽性好、 安全系数高

由于超宽带信号采用了跳时扩频 ，其射频带宽可达1GH z以上 ，且发射功率频谱密度极低 ，信号隐蔽在环境噪声和其它信息号中 ，用传统的收发机无法分辨和接收 ，必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能对大量类似于噪声的发射信息进行解调 ，由此增加了超宽带通信系统的安全性。

2. 2. 3 　 多径分辨能力强

超宽带信号波形的无载波状态导致即使在脉冲重叠时也只有很少的衰落。 为了达到103的误比特率 ，在加性高斯噪声信道下所需要的信噪比约为 13. 5d B ，而根据实测信道数据进行估算 ，在室内多径环境下 ，为了达到相同的性能 ，只需约15dB的信噪比。

2. 2. 4 　 超宽带信号极大的带宽带来极大的系统容量。

2. 2. 5 　 处理增益高

由以上特点可知超宽带技术最适用于拥挤的室内环境应用 ，并不太适合室外应用。 超宽带技术对高速、 短/ 中距离无线家庭网络用的下一代物理层 （ PHY ） 芯片是很理想的 ，有人预测 ，超宽带可用作待定的 Blueto ot h2. 0 版本的物理层 ，也是IEEE 802. 15.3 的下一代物理层的良好候选者。

　　图 2  基于超宽带技术的 PAN 示意图

2. 3 　 个人局域网中超宽带技术的研究方向

2. 3. 1 影响超宽带使用的一个非常实际的问题就是干扰

直到目前为止 ，超宽带使用非常宽的带宽来收发无线电信号 ，而实际上并不存在如此宽的空闲频带 ，总要出现与现有无线技术所使用的频带相互重叠的部分 ，特别是设计到航空、军事、 安全、 天文等领域。 超宽带的大量使用可能对GPS等其他窄带无线通信方式形成干扰 ，有关部门对 400MHz～6000MHz 工作的UWB的干扰进行的试验表明 ，在有条件情况下 ，3. 1GH z～5.65GHz的某些频段可以使用。 而固定卫星服务（3.7GH z ～4.2GHz） 、 微波着陆服务（5.03 GHz～5.091GHz）和多普勒气象雷达（ 5.6GHz～5.65GHz） 等还存在一些问题需要解决。 目前超宽带只能得到有限的应用 ，超宽带系统对于窄带系统的严重潜在干扰仍在进一步研究之中。

2.3.2 当前研究超宽带在未来 WPAN 中应用的重点之一是Ad hoc

Ad hoc 是一种有特殊用途的对等式网络 ，它使用无线通信技术 ，网络中直接通信范围内的节点互为路由器 ，通过相邻点转发实现Adhoc内部主机之间和内部主机与外部主机之间的通信。超宽带的特点使其有希望成为一种小空间内灵活和特别适合的传输方案 ：

第一 ，超宽带可在密集多径环境的室内提供高速数据速率 ，这正是未来的无线系统所需要的 ;

第二 ，超宽带的处理数据速率和功耗方面具有较高的灵活性 ，能根据传输参数和环境的不同而匹配最佳的数据速率。就无线终端设备而言 ，因为无需载波 ，接收机的结构将非常简单。 超宽带设备也将比传统无线技术的终端设备便宜 ;

第三 ，超宽带虽然要求在发射 — 接收之间同步 ， 但即使在网络中不同链路之间异步的情况下也能工作，因此对于Ad hoc ，由于无固定网络设施而使全网终端之间的同步高度复杂 ，超宽带也非常适用。

2 .3 .3 媒体访问控制（MAC）层的合理设计也是研究重点

高速数据在无线信道中传播容易产生分组丢失 、 突发损失 、 分组时延等问题 。同时，由于无线信道随时间、地点而变 ，从而为在用户移动的情况下仍能保持同样的 Qos 业务增加了难度。要解决这些问题都需要对MAC层进行合理设计 。UWB 系统的 MA