什麼是超寬頻
超寬頻***Ultra-wideband，簡稱UWB***是一種具備低耗電與高速傳輸的無線個人區域網絡通訊技術，適合需要高質量服務的無線通訊應用，可以用在無線個人區域網絡***WPAN***、家庭網路連線和短距離雷達等領域。它不採用連續的正弦波***sine waves***，而是利用脈衝訊號來傳送。下面小編與大家分享一下。
UWB技術是一種新型的無線通訊技術。它通過對具有很陡上升和下降時間的衝激脈衝進行直接調製，使訊號具有GHz量級的頻寬。超寬頻技術解決了困擾傳統無線技術多年的有關傳播方面的重大難題，它具有對通道衰落不敏感、發射訊號功率譜密度低、低截獲能力、系統複雜度低、能提供數釐米的定位精度等優點。
UWB的優點
與其他無線通訊技術相比,UWB具有許多優點。表1將UWB技術與其他無線區域網技術進行了比較。UWB技術的特點有：傳輸速率高、系統容量大、抗多徑能力強、功耗低、成本低。UWB通過改變脈衝的幅度、間距或者持續時間來傳遞資訊。與窄帶收發信機和藍芽收發信機相比,UWB不需要產生正弦載波訊號, 可以直接發射衝激脈衝序列,因而具有很寬的頻譜和很低的平均功率,有利於與其他系統共存,提高頻譜利用率。
UWB不需要正弦波調製和上、下變頻,也不需要本地振盪器、功放和混頻器等,因此體積小,系統的結構比較簡單。UWB訊號的處理也比較簡單,只需使用很少的射頻或微波器件,射頻設計簡單,系統的頻率自適應能力強。可以將脈衝發射機和接收機前端整合到一個晶片上,再加上時間基和控制器,就可以構成一部 UWB通訊裝置。因此,它的成本可以大大降低。
由於UWB訊號採用了跳時擴頻,其射頻頻寬可以達到1GHz以上,它的發射功率譜密度很低,訊號隱蔽在環境噪聲和其他訊號之中,用傳統的接收機無法接收和識別,必須採用與發端一致的擴頻碼脈衝序列才能進行解調,因此增加了系統的安全性。
UWB訊號的衰落比較低,有很強的抗多徑衰落的能力。UWB訊號的高頻寬帶來了極大的系統容量,由於UWB無線電訊號發射的衝激脈衝佔空比極低,系統有很高的增益和很強的多徑分辨力,所以系統容量比其他的無線技術都高。
由於UWB訊號的擴頻處理增益比較大,即使採用低增益的全向天線,也可使用小於1mW的發射功率實現幾公里的通訊。如此低的發射功率延長了系統電源的使用時間,非常適合行動通訊裝置的應用。有研究表明,使用超寬頻的手機待機時間可以達6個月,而且低輻射功率可以避免過量的電磁波輻射對人體的傷害。
UWB-RT的應用
隨著UWB-RT商業化的開始用,這項技術為支援高速應用和低速智慧裝置的短距離無線通訊系統的部署提供了可能性。FCC定義的UWB天線系統,使用簡單的調製和編碼機制,在短距離內可達到的資訊速率大於100Mb/s。UWB在資訊速率和覆蓋範圍之間可以做一個折衷。
大量的應用場景適合使用UWB,主要包括：高速無線個人網***HDR-WPAN***;無線乙太網介面鏈路***WEIL***;智慧天線區域網***IWAN***;室外點對點網路***OPPN***;感測器,定位和識別網路***SPIN***。
前三種情況假定UWB裝置網路部署在居民區或者辦公區,主要傳送用於娛樂的無線視訊/音訊和控制訊號。第四種情況提供室外點對點連線,而第五種考慮工業和商業環境。
1. 高速無線個人網***HDR-WPAN***
HDR-WPAN定義為：每個房間的活動裝置為5～10,在1～10m範圍內,資料速率為100～500Mb/s,主要基於點對點拓撲。使用現有的有線或者無線標準,通過中繼與外部相連。
2.無線乙太網介面鏈路***WEIL***
可以將HDR的概念擴充套件到更高的資料速率,如1Gb/s,2.5Gb/s。WEIL應該滿足以下需求：從PC廠商方面,需要乙太網線的替代品;從消費者角度看,在PC和LCD屏之間要求高質量的無線視訊傳輸能力,可以傳無線數字視訊。
3.智慧天線區域網***IWAN***
IWAN的特徵是：在室內或者辦公室等有高密度裝置的地方,覆蓋範圍為30m。裝置的要求是：低成本,低功率消耗,如1～10mw,給使用者提供家庭/ 辦公室的智慧分佈網。裝置的功能有：準確定位,跟蹤,支援環境敏感的裝置,在當前的窄帶短距離網路中不太容易實現。這種情況,無線最後一英里或者到外部的可用連線可以用來發送報警、控制訊號,或者遠端檢查家庭周圍感測器的狀態。
4.室外點對點網路***OPPN***
UWB裝置部署在室外,主要適用於PDA上行和資訊交換,新聞文字,圖片和視訊的下載。採用何種標準將決定OPPN接面構使用集中式還是分散式的,這是一個需要進一步研究的課題。
歐洲即將採用的UWB標準將嚴格限制支援室外的UWB裝置的部署。然而,這種情況可能會改變,因為UWB管制的使用也將不斷進步,如同過去其他無線業務所經歷的一樣。
5.感測器,定位和識別網***SPIN***
SPIN系統的特徵是：裝置密度高,每層幾百個,主要在工廠或者倉庫,傳送帶有定位資訊的低速資料包。SPIN裝置使用範圍較大,如果為主從拓撲,在單獨裝置和主站之間可達100m。在工業應用中,SPIN需要高階鏈路可靠性和自適應的系統特徵,以對動態改變的介面和傳播環境作出反應。
UWB將起到的一個重要作用是：根據使用者需求提供有效的業務。場景機制的劃分和各種網路的發展,包括上面分析的各種情況,是遠遠不能滿足使用者的期望的。一個巨集偉的目標是,在不同場景下,實現各種網路的無縫共存和互操作性。因此,設計有效的連線,自動漫遊機制和資料鏈路的自適應,是將來一個重要的研究課題。