超宽带(UWB)定位技术的前世今生
文章来源:华星北斗智控随着通信技术的发展,无线定位技术越来越受到人们的青睐,在军事和民用领域得到了广泛的应用。超宽带UltraWideba
dUWB技术凭借其众多的优势在无线定位技术领域特别是室内短距离定位领域发现了巨大的潜力。
1UWB的概念
2002年2月,美国联邦通信委员会FCC公布了超宽带无线通信的初步规范,正式解除了超宽带在民用领域的限制。这在UWB的发展史上是划时代的事件,它极大地促进了相关的学术研究,也成为超宽带技术正式走向商业化的一个里程碑。超宽带技术是一种脉冲无线电技术,它与传统的通信技术有很大差异,它不是利用载波信号来传输数据,而是通过收发信机之间的纳秒级极短脉冲来完成数据的传输。FCC将超宽带信号定义为任何相对带宽不小于20或者绝对带宽不小于500MHz并满足功率谱限制的信号。其中和分别表示功率相对于峰值功率下降10dBm的高端和低端频率。同时FCC为UWB分配了31GHz106GHz共75GHz的频带,还对其辐射功率做出了比FCCPart15209更为严格的限制,将其限定在413dBm频带内。
2UWB信号的时频特征
常见的UWB信号体制有三种:脉冲无线电ImpulseRadioIR,单载波调制直序列扩频超宽带DirectSeque
ceUltraWideba
dDSUWB和多载波调制多带正交频分多路复用MultiBa
dOFDMAllia
ceMBOA。现代意义上的超宽带指的是脉冲无线电,不同于传统的载波通信技术,它是利用纳秒及纳秒以下具有非正正弦特性的极窄脉冲来进行数据交换。从频域上讲,超宽带也与传统意义上的窄带和宽带不同,它的信号带宽更大。
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f一般来说,窄带信号指相对带宽信号带宽和中心频率的比值小于1的信号,宽带信号指的是相对带宽在1和20之间的信号,而超宽带信号指的是相对带宽不小于20,或者绝对带宽不小于500MHz的极短脉冲信号。如下表所示
从时域上讲,超宽带通信系统也有别于传统的射频载波通信系统。传统的通信系统通过射频载波进行信号的调制,而UWB信号则是利用脉冲信号进行调制,而调制过程在一个非常宽的频带上完成,并以整个调制过程所持续的时间长度来决定信号的带宽。
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f3uwb技术优势
根据信号的定义及特点,UWB技术具有如下优势:
1系统容量大,传输速度快
根据香港信道容限公式,带宽越宽,系统的最大传输速率就越大。传统的无线载波通信系统由于频带窄,必须采用多进制的调制方式才能使信号的传输速率达到100Mbps以上,这就要求信噪比在一个很高的水平上,同时也大大增加了系统构建的复杂性。而r