超宽带无线通信技术简介

UWB的路径损耗模型与多径信道模型

路径损耗模型

目前所用的窄带路径损耗模型都不随频率变化而变化，超宽带信号由于所涉及的频谱范围极宽，所以路径损耗模型是频率的函数，如(5)式所示：

公式(略)(5)

假设发射机的发射的功率谱密度为P_{t}(f)，则接收到的功率谱密度为：

公式(略)(6)

SG3a工作组对其子委员会在2002年11月提交的UWB的信道模型稍作改进后，于2003年7月颁布了UWB的室内信道模型，这个信道模型被假定在观察期间是静止的。

公式(略)(7)

其中， X代表对数正态分布的信道增益的变化； K代表观察到的总群数；N(k)代表第k群中接收到的总多径数； _{nk}代表第k群中第n个多径分量的幅度： _{nk}=P_{nk} _{nk}，其中P_{nk}等概取值 1来表示由于反射引起的信号极性发生翻转； _{nk}表示对数正态分布的第 k群中第n个多径分量的幅度增益；T_{k}表示第k群的到达时间，即第k 群中第一个多径分量的到达时间； _{nk} 表示以T_{k}为时间基准，第 k群中第n个多径分量的到达时间，所以每群中第一个多径分量的到达时间 _{1k}为0。

这个模型在用于脉冲无线电时没有考虑到脉冲在经过信道传播后由于反射、散射其形状会发生变化。另外这个模型假设了衰落与时延无关，但是一些实验结果表明衰落深度随时延增大而增大。这是因为多径分量的到达时间间隔随时延增大而减小，因此时延越大，在一个可分辨的时间段上到达的多径数目就越大，根据中心极限定理此时信号经历的是瑞利衰落。所以对此信道模型还需继续改进。

UWB技术的应用前景非常诱人，如在高速无线个域网、无线以太接口链路、智能无线局域网、户外对等网络以及传感、定位和识别网络等众多领域有着广泛的应用，尤其是在数字家庭的应用。目前众多公司都选择无线家庭应用作为UWB技术的突破口。正因为有这些应用场景与许多优点，所以全球各大著名公司正在积极进行UWB无线设备的开发与推广。

2002年5月，全球召开了关于UWB技术的第一次会议；2002年下半年至今，ITU-R 召开了两次会议专门讨论UWB技术， 特别是电磁兼容问题。中国也积极参与各种会议，2003年10月由无线电监测中心派人参加ITU-R-SG1会议，讨论和研究UWB电磁兼容等问题。2003年信息产业部下达"UWB系统电磁兼容分析"软科学研究项目，由国家无线电监测中心承担、北京邮电大学协助研究。2004年9月24日"首届中国超宽带无线技术论坛"在北京国宾饭店召开。

2004年4月，Intel 展示的UWB传输速率高达480Mbps。2003年，Motorola生产出实用的UWB收发设备，2004年8月获FCC批准，并已开始向全球客户提供样品，有望于2004年第三季度实现正式商用化。 而原来是Motorola子公司的飞思卡尔将于2004 年第四季度开始提供速度220Mbps的第三代双芯片UWB样片。飞思卡尔还计划在2005年发布速度为500Mbps和1Gbps的UWB 芯片样品。2004年5月，飞思卡尔与全球主要消费电器生产商海尔集团，在北京全国科学技术展览会上成功展示了利用超宽带无线技术将手提摄录机与等离子平面电视机无线连接。这是市场上首度采用DS-UWB融入家庭影音设备的全功能模式。预计消费者最快将于2004年底能够购买到具备UWB能力的产品。

UWB是一种新兴无线通信技术，有许多问题亟待研究。除了可控窄脉冲产生技术、UWB波形、收发机、天线及传播特性与信道模型等物理层技术需研究外，完整的通信协议还需研究链路接入协议、空中接口的灵活性、资源管理和移动管理等问题。另外，UWB与其它无线技术的互相兼容问题也是一个很重要的课题。