关于UWB超宽带无线通信技术探讨

赵金保

摘要：UWB是一种无载波通信技术，最早使用的是19世纪的无线短距离通信技术。该项技术在传输的过程中有着较高的传输速率，较强的抗干扰性以及良好的保密性，同时所消耗的电能也较少，发送的功率小，对人体的辐射也较小等优点，因此从历史至今，在整个无线传输领域中，UWB超宽带无线通信技术已经成为了最具有竞争力的技术之一。

关键词：超宽带；无线通信；应用与发展

一、UWB超宽带无线通信技术的特点

UWB超宽带无线通信技术作为一种无载波通信技术，之所以能够在较宽的频谱上传输功率低的信号，就是因为这种技术采用的是纳秒到微秒之间的非正弦波窄带脉冲数据的传输，同时还可以完成在十米范围内数百兆到数G的数据传输。

利用UWB超宽带无线通信技术对于不同的载波，可以采用较短的时间间隔脉冲波进行传输通信。在利用钠秒到微微秒级的非正弦波窄带脉冲进行数据传输时，可以在较宽频谱上传输传输较低频率的信号。同时该项技术也拥有较强的抗干扰能力，传输效率也大大提高，整个系统中容量大。UWB超宽带无线通信技术的发射功率非常小，因此通信终端设备完全可以用较低的发射功率实现通信联系。同时，较低功率的发射设备，还可以增加系统电源的使用寿命。最重要的是低功率的发射频率还可以减少电磁波辐射对人体造成的危害，可以被更广泛的采用。UWB超宽带无线通信技术可以实现十米之内的数据传输，同时整个传输速率达到480mbps，这个传输速率是蓝牙传输速率的159倍，是Wi-Fi传输速率的18.5倍。

二、国内外对UWB超宽带无线通信技术的研究历程

2.1国外对UWB超宽带无线通信技术的研究

美国因特尔公司最早在2002年的开发商会议中，就已经公开演示了UWB超宽带无线通信技术，在这次演示的无线通信技术可以实现数百兆的高速率数据传输通信，同时和同期的无线通信技术相比，该项技术的成本较低，同时耗电量也仅仅是其他无线通信技术的百分之一。随后欧盟和日本也非常重视UWB超宽带无线通信技术的研究开发。有数家公司共同组成了一个国际组织，主要负责的是对家庭等室内空间中实现UWB在AV设备上进行高速传输的研究。由瑞士的IBM研究公司以及其他研究团体共同组成的组织，主要负责的是对UWB超宽带无线通信的位置測量技术以及近距离无线界面技术的研究工作。

2.2国内对UWB超宽带无线通信技术的研究

我国最早是在2001年的十五国家863计划中的通信技术的研究主题上首次提出将UWB超宽带无线通信的关键技术和该项技术的共存兼容技术的研究作为近年无线通信领域的主要研究方向，以此来鼓励当下研究人员对该项技术的研究工作。与此同时，常州的汤恩软件科技有限公司，在UWB超宽带无线通信技术的高精度的定位系统的基础上研究出了一套能够在室内环境中实现3d高精度定位的系统，这项技术的成功问世，也刷新了当今无线电领域中实现实时定位的最先进技术的代表。

三、UWB超宽带无线通信技术的主要应用

3.1民用方面的应用

根据UWB超宽带无线通信技术的技术特点分析可以看出，该项技术也适用于段距离高速率的宽带无线接入以及数字化音频的无线接入等领域，这些领域也都共同属于民用无线电领域方面。同时，在家庭中的数字化娱乐方面，也同样应用到了UWB超宽带无线通信技术。该项技术的应用也实现了家庭中的PC端、家电等一些智能设备与互联网的连接，在家庭内或者周边范围内就可以使用终端设备进行无线操作，是家庭生活劳动变的更简洁。

3.2军用方面的应用

UWB超宽带无线通信系统中的超精确地理定位技术是满足于一种介于雷达和通信中间的一种应用，例如应用UWB超宽带通信技术实现的3d地理定位并获取信息的设备。这套设备的主要自称部分包括无线塔标和移动漫游器。这套系统工作的原理是通过漫游器和无线塔标之间的数据传输来准确测量航行时间，然后把往返时间进行比对，分析出精确的目标位置信息。在基于UWB超宽带无线通信技术基础上的地理定位系统从最开始的研发目的就是解决一些军事上的问题，利用这套系统可以轻松实现士兵在城市复杂环境下具体位置信息的获取工作。

四、UWB超宽带无线那通信技术的未来发展

目前，因为UWB超宽带无线通信技术自身的一些缺陷，例如，缺乏可靠的安全性、信令技术，同时该项技术的使用还需要较强的匹配能力以及功率适配器等，因此该项技术还不能得以大范围的推广普及。同时，使用UWB超宽带无线通信技术的设备还面临着携带不方便等问题，如今也面临着沦为小市场技术的危险局面。与UWB超宽带无线通信技术相比，蓝牙技术的发展已经相当成熟，并且蓝牙技术也被越来越多的人使用，而UWB超宽带无线通信系统中的低功率高速率的特点刚好能弥补蓝牙技术在这方面上的不足，二者的相互合作也能为UWB超宽带无线通信技术带来更大的突破。同时，各个技术的相互融合，也能做到互相弥补自身的不足，也大大推进了信息数字化技术的发展。将来，在卫星技术全面发展的背景下，还会面临着地面终端设备较多，多个终端同时接收信号造成的传输拥堵以及频谱重叠的问题。因此我们需要让地面终端设备实现信道的动态接入，让卫星技术和UWB超宽带无线通信技术在段距离内完成通信传输。虽然这种技术也仅仅处于萌芽状态，其中的许多问题还未得到解决，因此我们在通信领域方面还有很长的路要走。

总结

本篇文章通过对UWB超宽带无线通信技术的简介、国内外发展历程以及在军用和民用方面应用的叙述，介绍了该项技术抗干扰能力强、传输效率高、发射功率小、耗电低等的特点。最后分析了该项技术在未来的发展趋势。

参考文献

[1]熊海良.超宽带无线通信与定位关键技术研究[D].西安电子科技大学，2011.

[2]杜娟.超宽带室内定位技术及其干扰分析方法研究[D].中国科学院研究生院（国家授时中心），2012.

[3]刘冰，张睿全，李亚群，王颖，付平.基于UWB技术的无线透明传输模块组设计[J].中国电子科学研究院学报，2019，1402：168-176.