無線通信中的超寬帶技術研究

【摘要】本文簡要介紹超寬帶無線通信系統的系統定義，然后對超寬帶技術的技術特點進行了分析和總結，重點對基于超寬帶技術的無線通信系統中的關鍵技術進行了研究和討論。

【關鍵詞】超寬帶無線通信關鍵技術

無線通信及其相關技術對現代社會的發展具有非常大的推動作用。超寬帶技術就是一種新的無線通信技術，該技術可以使用脈沖信號在共享頻帶內進行信號傳輸，很好的解決了頻帶有限情況下的頻譜資源利用率較低的問題。是一種非常具有發展前景的無線通信技術。

一、超寬帶無線通信技術概述

超寬帶的參數定義為：信號在-10dB處的相對帶寬與中心頻率的比值不低于百分之二十，或信號在-10dB處的絕對帶寬不低于五百兆赫茲。

二、超寬帶技術的技術特點及優勢

2.1基于超寬帶技術的通信系統結構簡單，易于實現

超寬帶技術下的通信系統所使用的信號形式為超短窄脈沖。這種信號形式不需要使用載波，大大降低了頻帶占用率。更為重要的是，超短窄脈沖可以直接用于調制，這就避免了過多的信號生成、混頻、放大等設備的使用，使得基于超寬帶技術的通信系統結構得到了大大的簡化，由于通信系統結構得到了簡化，故與其對應的系統構建成本和運行功耗也得到了顯著的降低，更具實現優勢和應用優勢。

2.2推動了通信方式與頻譜管理模式的創新

在傳統的無線通信系統中，信號的傳輸都需要通過載波調制實現，這中實現方式浪費了大量的通信帶寬。超寬帶技術下的無線通信系統不需要使用載波對信號進行調制，而是直接發送和接收脈沖信號進行數據傳輸，這種通信方式是對原有的通信方式的一種革新。

由于單脈沖信號只占用非常小的通信帶寬，這就可以使得通信帶寬擴展到GHz量級，為配合該技術的使用，FCC組織為其分配了3.1GHz-10.6GHz的頻譜范圍，該頻譜范圍非常寬，且具有免許可證屬性，故其在頻譜管理模式方面也是一種革新。

2.3具有明顯的傳輸性能優勢

無線通信中的通信系統性能的衡量標準有抗多徑衰落特性、傳輸速率、發射功率以及通信安全性等。在上述幾個方面，超寬帶技術均具有較為明顯的性能優勢。

超寬帶技術的信號發送方式決定了其具有較強的方向性，且得益于傳輸帶寬，該技術下信號的多徑時延可以達到納秒級別，故其具有較好的抗多徑衰落特性?；诔瑢拵Ъ夹g的通信系統傳輸速率可以超過1Gbps，該傳輸速率是傳統的無線通信系統所無法比擬的，同時其可利用的傳輸頻帶非常寬，這就降低了通信頻帶內的功率譜密度，進而增強了超寬帶無線信號的抗偵聽能力。鑒于直接進行基帶信號傳輸，故超寬帶技術具有較低的發射功率。

三、超寬帶無線通信系統中的關鍵技術分析

3.1調制與多址技術

在超寬帶無線通信中常用的調制技術有通斷監控調制（OOK）、脈沖幅度調制（PAM）、相移鍵控調制（BPSK）以及脈位調制（PPM）四種。

四種調制方式中，OOK與PPM調制方式的功率效率較高；跳時多址系統中，PAM調制方式最具性能優勢；相同誤碼率下，BPSK調制方式性能更好。

目前，超寬帶無線通信系統中所使用的多址方式有TH-PPM、TH/DS-SK三種。其中，采用匹配濾波進行用戶檢測的無線通信系統中，TH/DS-BPSK多址方式性能更好，若傳輸速率要求較高，可以采用DS-BPSK多址調制方式，若傳輸速率要求較低，可以采用TH-BPSK多址調制方式。采用最小均方誤差進行用戶檢測的無線通信系統中三種多址調制方式區別較小，可以根據實際使用情況具體選取。

3.2超寬帶無線信號的接收與檢測

超寬帶無線通信系統使用多個傳輸信道進行信號傳輸，這就使得信號能量分散分布在多個多徑分量中，對于這種信號的接收最好使用分集接收技術，常用的接收機為Rake接收機。此外，無線傳輸的多徑效應也提升了時域檢測技術的復雜度，為降低復雜度，或降低多徑效應對接收端信號檢測的影響，可以考慮使用變換域信號檢測相關技術對信號進行檢測。

3.3超寬帶無線通信系統中的信號同步技術

在接收端，信號必須經過同步才能夠被正確接收，但是在超寬帶通信系統中，脈沖信號的持續時間非常短，傳統的同步方法不適用于對這種信號進行同步。為實現信號的正確接收，多種同步技術被提出并應用到超寬帶接收系統中。如比特反轉法、編碼法、極大似然法、“臟模板”法等。需要說明的是，這些方法不同程度的存在著一定的缺陷和使用限制，仍然具有較大的改進和完善空間。

參考文獻

[1]周先軍，胡修林，張蘊玉，王甲池.超寬帶無線通信關鍵技術[J].電子技術應用，2005，31（10）