關于超寬帶無線通訊技術探討

張天宇

【摘要】隨著人們對無線通訊技術的研究與應用，使其得到較快地發展，尤其是超寬帶無線通訊，它作為一種新型的脈沖調制通信方式，具有較多的優點，例如抗干擾強、結構簡單以及保密好等，本文首先闡述超寬帶無線通訊的定義，然后分析其特點，最后介紹其應用。

【關鍵詞】超寬帶 無線通訊技術 探討

超寬帶無線通訊起源于二十世紀的五十年代末期，它作為全新無線通信，在當前的發展中得到人們的高度關注，此前，其主要應用在軍事技術方面，例如雷達通信設備，但隨著無線通訊的發展，人們對其在應用中提出更高要求，從而為人們的交流提供更多的便利。

一、闡述超寬帶無線通訊的定義

根據美國聯邦的通信委對超寬帶通訊所作出的定義：將信號帶寬高于500MHz以及信號帶寬和中心頻率之間的比例高于百分之二十五的都可以稱之為超寬帶無線通訊。超寬帶無線作為無載波的通信技術，其主要采用的是極短脈沖信號實現信息傳輸，通常情況下，每個脈沖所持續時間在幾十皮秒至幾納秒之間。

目前，在FCC中開放頻段為3.1至10.6GHz，盡管超寬帶無線通訊中的帶寬較寬，而其傳輸的速率已達幾十Mbps，但在超寬帶系統中，其所發射的功率譜密度較低，有時甚至是-41.3dBm-FCCPart15。

因此在無線通信中，超寬帶無線通訊設備發射功率較小，僅為現有發射設備幾百分之一，而普通非超寬帶則近似于一些噪聲，所以在理論上，超寬帶和現有的無線電可以實現共享帶寬的價值，有望在今后的無線通信的領域中得到更加廣泛應用。

二、分析超寬帶的特點

2.1頻帶寬且傳輸的速率較高

超寬帶以較寬頻率來換取較高數據的傳輸，且不單獨的占用現已擁擠頻率的資源，而是通過共享無線技術中頻帶實現信號的輸送，因此從信號的傳播角度來看，超寬帶的無線通信由于其有效減小的多徑傳播影響，而使它可以實現較高地傳輸數據。

2.2結構簡單且成本低

在超寬帶無線通訊中，其脈沖通信系統沒有基于常規的正線載波而調制無線通信的系統，其中它所需上、下之間的變頻電路與中頻電路中各種不同的濾波器，從而實現簡單的結構，同時也使其更加易于數字化，從而降低其成本；再者由于常規的無線通信射頻中的信號多為一些連續性的信號，或其在時間方面的持續都遠遠地大于一些多徑的傳播，而超寬帶無線通訊則可以采用持續時間較短窄脈沖，由于其占有的空比極低，在時間方面能夠實現多徑信號的可分離，從而使得窄脈沖的發射低于超寬帶無線通訊的信號，而使其處于多徑的環境中漸漸地衰落，通過大量實驗研究表明，常規無線電的信號在多徑中的衰落深可以達到10至30dB而超寬帶的信號衰落是低于5dB的。

2.3穿透能強且隱蔽性較好

在相同的絕對帶寬無線信號當中，超寬帶無線通訊的脈沖頻率是最低。因此，它與毫米的波信號相對比，其具有更強穿透的能力；再者，由于超寬帶無線通訊中的信號采用的是跳時擴頻，在射頻帶寬中可達1GHz，且其所需的平均功率又十分的小，因此在信號較隱蔽的環境中是難以被檢測的，必須使用和發端相一致擴頻的碼脈沖方能解調，從而增加系統安全性。

2.4功率低且功耗小

超寬帶無線通訊的信號具有十分低輻射的功率，同時它又具有頻帶極寬的特點，由此而導致功率譜的密度極低，有時甚至是低于環境中的噪聲，從而使超寬帶的通信系統在低截獲與低檢測的特性中不受到一些常規的通信系統干擾與影響，有時還可以與之實現共享頻帶，而低功率又非常地適合一些移動的通信設備應用，同時，它還低輻射從而降低對人體侵害。

三、超寬帶的應用

由于超寬帶無線通訊具有許多的優點可以在較廣泛的范圍中加以應用，例如低截獲率這一優勢就是其中一大亮點，它在內部的無線通信系統中，通過超寬帶的雷達以及防撞與高精度的定位中得到廣泛的應用；在當前的信息技術發展中，超寬帶無線通訊的技術還可以應用于智能交通的系統中、無線傳感的網絡、成像應用和射頻標識等。此外在數字化的辦公中，將傳統有線地連接升級至無線連接，使辦公環境更方便與靈活，同時在超寬帶無線通訊中較高的傳輸寬帶，可以使計算機在外設、主機和會議的設備、顯示器以及投影儀等之間進行連接，所以在任何的地點都能夠有效地接入當地超寬帶無線的網絡，從而為人們的運用提供許多的便利，下面對其應用進行一一分析。

3.1超寬帶技術在交通領域的應用

由于超寬帶技術具有高效地傳輸能力，在交通領域中可以利用這一特點為道路的檢測提供良好的幫助，例如這一優勢特點來制造雷達，應用于道路信息的收集，如道路中的車流量多少以及路面的情況等，然后將前方的路況真實地傳輸并反饋給車輛的司機，而司機可以根據這一信息而有效地選擇恰當地行駛路線，從而達到避開道路中的障礙物，在未來汽車的發展中，還可以在超寬帶技術的支持下實現智能駕駛，為司機提供更好地駕駛環境，從而保證汽車的行駛能夠更加的順暢；此外，在解決停車的問題方面，在超寬帶信息技術的支持下，未來可能會實現司機在不停車的情況下而自動的收取相應費用的目標。

由此可以得知，超寬帶技術在交通領域的應用能夠給人們的出行帶來良好的幫助，隨著超寬帶技術的不斷發展，還可以將其大量地應用于交通管理的系統中，充分地發揮其強大的功能為人們提供優質的服務。

3.2超寬帶技術在個人的局域網中使用

在通訊技術發展的今天，為人們的生活與工作帶來了良好的幫助，而隨著超寬帶技術的發展，它能夠通過無線方式來代替電子設備中的有線設備，從而擴大電子設備的應用范圍，為人們實現不同地域的工作而提供技術支持，除此之外，在超寬帶技術的發展中，它所具有的超大容量數據的傳輸，也對人們的正常辦辦公、家庭環境等都提供較好地便利；我國早年間在“十五”規劃中的863計劃，就將超寬帶的無線通信以及與其兼容性的技術核心技術問題，作為重點的研究對象，其中一處是關于無線通信的創新技術以及共性技術研究，在各方的努力下我國以及出現UWB技術蓬勃發展的良好狀態，尤其在是雷達系統的研究中，超寬帶的系統研究取得較為深入研究的成果，同時也是超寬帶的技術優點，使它能夠位于無線通信的各個方面中實現巨大的應用價值與潛力。

3.3超寬帶技術在軍事領域的應用價值

由于軍事方面的通信要求嚴格的保密性，由于超寬帶的技術具有較強的隱蔽性，使得它得到了我國軍事通信研究者們繁榮積極追捧。在超寬帶的技術發展自中，它能夠有效地將相關數據以及文件的傳輸通過窄帶的系統所發出較小的輻射作用而提高信息的隱蔽性，有的甚至沒有在UWB中也難以檢測出文件或是數據傳輸的信號，由此提軍事信息的保密性。

基于此，超寬帶技術在我國的軍事領域中得到廣泛的應用；除此之外，由于超寬帶的技術在傳輸的速度方面比較快，信號也能夠得到較好地保證，在穿透力極強的情況下，實現精確的定位以及保密性等。所以，在支援各種災害的救援中，可以發揮其在這些方面的優勢，從而有力地促進各種救援工作能夠得到積極有效地開展，再者超寬帶的技術還可以在具有特殊性的任務發揮積極作用，如戰術組網、保密數據、定位導航以及定位追蹤等，為軍事通信的發展提供良好的幫助，隨著超寬帶的技術在不斷研究中發展與進步，在超寬帶的技術所具有的特性，如耗能少、保密性強、定位精準、靈活性好、成本低以及傳輸速度快的特點給受到社會各界的高度關注與研究。

四、展望超寬帶技術的未來發展

目前，社會各界對超寬技術的研究工作取得較多的成果，其實還出現一些亟待解決的問題，例如基于窄帶中的載波調制、短距離的無線系統等，它們難以實現視頻高速的傳輸，從而使得移動終端在準確位置方面不能得到十分的確定。除此之外，還在對一些位置敏感應用的程序中，它難以提供有效地支持。

但是，在眾多的用戶管理中，同時使用幾種系統能力，為人們的實際工作以及生活帶來積極的幫助，這也成為超寬帶的下一研究方向；

再者就是在超寬帶的技術研究中，它能夠在調制與編碼的技術領域中得到良好地發展，同時也出現一些挑戰，如在最初的軍事應用方面，超寬帶的技術并沒有將其作為一個較高容量的追求，但隨著超寬帶技術不斷的廣泛使用，出現用戶容量的增加，這就使得這一問題成為主要的考慮因素，在編碼與調制中適應了多用戶的高容量需求，因此這就急需研究出新的方法，對編碼的技術加以調節，從而達到提高此系統容量的目的。

而另一挑戰則來自于它的物理層設備，如天線設計與實施，這其中要充分地考慮到不同的使用狀況，如一些小型的、便攜式天線，它能夠充分地配合系統中的信號發射和收取的工作，但在這個過程中避免不了的是天線出現損壞的問題，如果一旦發生損壞，就會使整個系統出現中斷，從而導致大量信息的傳輸終斷，從而帶來許多的麻煩，因此在又是超寬帶技術在今后發展所需要解決的又一問題。

五、結束語：

超寬帶作為新興無線通信的技術，具有十分突出地優點，雖然當前還在研發階段，但是無論從理論還是實際的應用方面，它有待于人們深入地探討，隨著當前無線的多媒體應用越來越廣泛，這就預示超寬帶無線通訊在未來的發展中具有較大的市場，期待人們積極地探究與探索。