UWB超宽带传输技术及其应用

　　三、UWB的技术优势及不足

　　1.技术优势

　　（1）传输速率高理论上，一个宽度趋于0的脉冲具有无限的带宽，因此，UWB即使把发送信号功率谱密度控制得很低，仍可实现高达100Mbit/s -500Mbit/s的传输速率。在民用方面，UWB脉冲宽度一般为纳秒级。如果一个脉冲代表一个数位，那么，理论上UWB可达1 Gbit/s的速率，这样在实际中实现100Mbit/s以上的速率是完全可能的。

　　（2）发射功率低，功耗小因为不使用载波，UWB仅在发射窄脉冲时消耗少量能量。从而省略了发射连续载波的大量功耗。这使得UWB在通过缩小脉冲宽度的同时提高带宽。并且不增加功耗。这就打破了过去任何一项传输技术的功耗和带宽成正比的定律。在短距离应用中，UWB发射机的发射功率通常低于1mw （这也是FCC为了避免对其它设备造成干扰而对UWB做出的技术指标要求）。虽然现在实际上使用芯片实现后的整体电路能耗在300mw左右，但随着技术的不断成熟和进步，这项指标随之会降下来。

　　（3）UWB通信的保密性强 UWB系统的发射功率谱密度非常低，有用信息完全淹没在噪声中，被截获概率很小，被检测的概率也很低，这一点在军事通信上有很大的应用前景。

　　（4）UWB通信采用调时序列，能够抗多径衰落 多径衰落是指反射波和直射波叠加后造成的接收点信号幅度随机变化，而UWB系统每次的脉冲发射时间很短，在反射波到达之前，直射波的发射和接收已经完成。因此，UWB系统特点适合于高速移动环境下使用。

　　更重要的是，UWB通信又被称为是无载波的基带通信，UWB通信系统几乎实现了全数字化，所需要的射频和微波器件很少，这样可以减小系统的复杂性，降低成本。可以说，低成本、低功耗、高速率、简单有效的UWB通信正是人们所期望的理想无线通信方式[4]。

　　2.不足之处

　　当然，UWB通信也存在不足，主要问题是UWB系统占用的带宽很高，UWB系统可能会干扰现有其他无线通信系统，因此，UWB系统的频率许可问题一直在争论之中；另外，还有学者认为，尽管UWB系统发射的平均功率很低，但是，由于其脉冲持续时间很短，瞬时功率峰值可能会很大，这甚至会影响到民航等许多系统的正常工作。尽管如此，学术界的种种争论并不影响UWB的开发和应用。2002年2月美国通信协会（FCC）批准了UWB用于短距离无线通信的申请 [3]。

　　四、与其他技术的比较

　　表1给出UWB与其他短距离无线通信的简单比较。从表中可见，除了在通信距离上UWB比其他三种短距离无线通信方式受限外，在传输速率、发射功率、空间容量、应用范围等方面，UWB都占有较大优势。

                                           表1　UWB与其它短距离无线通信的比较

　　五、应用

　　1.UWB在家庭中的应用

　　虽然无线通信网已经在企业和公共场所得到推广和应用，但是这些现有技术很难为家庭多媒体网络的无线互连提供一个合适的方案。按照传统的无线电设计方法，如果要提高通信速率，必须要提高数字信号处理器的处理速度，这势必要增加系统的成本和功耗，高速率的无线产品往往也是高成本、大功耗的。然而，家庭无线通信网有一些特殊的要求。首先，为了满足无线数字视频的要求，家庭无线互连产品需要更高的通信速率，以无线高清晰数字电视（WHDTV）为例，如果采用MPFG2HD数据格式，则视频数据流的速率高达25 Mbit/s；其次，让家庭无线通信产品走向千家万户，系统成本必须很低。市场调查表明，如果无线产品的价格比同类有线产品的价格高出30%，将很难被众多的消费者所接受。其次，家庭无线通信产品中用到的嵌入式网关和小型手持设备往往是电池供电，因此，降低功耗就是一个突出的问题。即家庭无线通信产品必须具备高速率、低成本和低功耗三个优点。传统的无线电设计方案无法在速率、成本和功耗这三者之间找到一个合适的平衡点。 UWB适用于两类家庭消费电子的应用。一类是房间内应用，例如机顶盒和DVD播放机到数字电视的无线连接，这一类应用需要至少20～28Mbit/s的传输速率，如要实现画中画功能则需要56Mbit/s的传输速率，另外，还需要7～10米的距离实现多个通道的传输[5]。另一类是桌面的应用，如PDA、手机和数码相机与PC机的同步，PC机实现视频编辑等。这一类应用一般只需要支持2～4m的传输距离，但对传输速率的要求非 常高，有时需要高至480Mbit/s的传输速率。