關(guān)于超寬帶無線通訊技術(shù)探討

張?zhí)煊?/p>

【摘要】隨著人們對(duì)無線通訊技術(shù)的研究與應(yīng)用，使其得到較快地發(fā)展，尤其是超寬帶無線通訊，它作為一種新型的脈沖調(diào)制通信方式，具有較多的優(yōu)點(diǎn)，例如抗干擾強(qiáng)、結(jié)構(gòu)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(diǎn)，最后介紹其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】超寬帶 無線通訊技術(shù) 探討

超寬帶無線通訊起源于二十世紀(jì)的五十年代末期，它作為全新無線通信，在當(dāng)前的發(fā)展中得到人們的高度關(guān)注，此前，其主要應(yīng)用在軍事技術(shù)方面，例如雷達(dá)通信設(shè)備，但隨著無線通訊的發(fā)展，人們對(duì)其在應(yīng)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(jù)美國聯(lián)邦的通信委對(duì)超寬帶通訊所作出的定義：將信號(hào)帶寬高于500MHz以及信號(hào)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(shù)，其主要采用的是極短脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，通常情況下，每個(gè)脈沖所持續(xù)時(shí)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?shù)乃俾室堰_(dá)幾十Mbps，但在超寬帶系統(tǒng)中，其所發(fā)射的功率譜密度較低，有時(shí)甚至是-41.3dBm-FCCPart15。

因此在無線通信中，超寬帶無線通訊設(shè)備發(fā)射功率較小，僅為現(xiàn)有發(fā)射設(shè)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(xiàn)有的無線電可以實(shí)現(xiàn)共享帶寬的價(jià)值，有望在今后的無線通信的領(lǐng)域中得到更加廣泛應(yīng)用。

二、分析超寬帶的特點(diǎn)

2.1頻帶寬且傳輸?shù)乃俾瘦^高

超寬帶以較寬頻率來換取較高數(shù)據(jù)的傳輸，且不單獨(dú)的占用現(xiàn)已擁擠頻率的資源，而是通過共享無線技術(shù)中頻帶實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸送，因此從信號(hào)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(shí)現(xiàn)較高地傳輸數(shù)據(jù)。

2.2結(jié)構(gòu)簡單且成本低

在超寬帶無線通訊中，其脈沖通信系統(tǒng)沒有基于常規(guī)的正線載波而調(diào)制無線通信的系統(tǒng)，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(shí)現(xiàn)簡單的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也使其更加易于數(shù)字化，從而降低其成本；再者由于常規(guī)的無線通信射頻中的信號(hào)多為一些連續(xù)性的信號(hào)，或其在時(shí)間方面的持續(xù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xù)時(shí)間較短窄脈沖，由于其占有的空比極低，在時(shí)間方面能夠?qū)崿F(xiàn)多徑信號(hào)的可分離，從而使得窄脈沖的發(fā)射低于超寬帶無線通訊的信號(hào)，而使其處于多徑的環(huán)境中漸漸地衰落，通過大量實(shí)驗(yàn)研究表明，常規(guī)無線電的信號(hào)在多徑中的衰落深可以達(dá)到10至30dB而超寬帶的信號(hào)衰落是低于5dB的。

2.3穿透能強(qiáng)且隱蔽性較好

在相同的絕對(duì)帶寬無線信號(hào)當(dāng)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(hào)相對(duì)比，其具有更強(qiáng)穿透的能力；再者，由于超寬帶無線通訊中的信號(hào)采用的是跳時(shí)擴(kuò)頻，在射頻帶寬中可達(dá)1GHz，且其所需的平均功率又十分的小，因此在信號(hào)較隱蔽的環(huán)境中是難以被檢測(cè)的，必須使用和發(fā)端相一致擴(kuò)頻的碼脈沖方能解調(diào)，從而增加系統(tǒng)安全性。

2.4功率低且功耗小

超寬帶無線通訊的信號(hào)具有十分低輻射的功率，同時(shí)它又具有頻帶極寬的特點(diǎn)，由此而導(dǎo)致功率譜的密度極低，有時(shí)甚至是低于環(huán)境中的噪聲，從而使超寬帶的通信系統(tǒng)在低截獲與低檢測(cè)的特性中不受到一些常規(guī)的通信系統(tǒng)干擾與影響，有時(shí)還可以與之實(shí)現(xiàn)共享頻帶，而低功率又非常地適合一些移動(dòng)的通信設(shè)備應(yīng)用，同時(shí)，它還低輻射從而降低對(duì)人體侵害。

三、超寬帶的應(yīng)用

由于超寬帶無線通訊具有許多的優(yōu)點(diǎn)可以在較廣泛的范圍中加以應(yīng)用，例如低截獲率這一優(yōu)勢(shì)就是其中一大亮點(diǎn)，它在內(nèi)部的無線通信系統(tǒng)中，通過超寬帶的雷達(dá)以及防撞與高精度的定位中得到廣泛的應(yīng)用；在當(dāng)前的信息技術(shù)發(fā)展中，超寬帶無線通訊的技術(shù)還可以應(yīng)用于智能交通的系統(tǒng)中、無線傳感的網(wǎng)絡(luò)、成像應(yīng)用和射頻標(biāo)識(shí)等。此外在數(shù)字化的辦公中，將傳統(tǒng)有線地連接升級(jí)至無線連接，使辦公環(huán)境更方便與靈活，同時(shí)在超寬帶無線通訊中較高的傳輸寬帶，可以使計(jì)算機(jī)在外設(shè)、主機(jī)和會(huì)議的設(shè)備、顯示器以及投影儀等之間進(jìn)行連接，所以在任何的地點(diǎn)都能夠有效地接入當(dāng)?shù)爻瑢拵o線的網(wǎng)絡(luò)，從而為人們的運(yùn)用提供許多的便利，下面對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行一一分析。

3.1超寬帶技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

由于超寬帶技術(shù)具有高效地傳輸能力，在交通領(lǐng)域中可以利用這一特點(diǎn)為道路的檢測(cè)提供良好的幫助，例如這一優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)來制造雷達(dá)，應(yīng)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(shí)地傳輸并反饋給車輛的司機(jī)，而司機(jī)可以根據(jù)這一信息而有效地選擇恰當(dāng)?shù)匦旭偮肪€，從而達(dá)到避開道路中的障礙物，在未來汽車的發(fā)展中，還可以在超寬帶技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)智能駕駛，為司機(jī)提供更好地駕駛環(huán)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(shù)的支持下，未來可能會(huì)實(shí)現(xiàn)司機(jī)在不停車的情況下而自動(dòng)的收取相應(yīng)費(fèi)用的目標(biāo)。

由此可以得知，超寬帶技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用能夠給人們的出行帶來良好的幫助，隨著超寬帶技術(shù)的不斷發(fā)展，還可以將其大量地應(yīng)用于交通管理的系統(tǒng)中，充分地發(fā)揮其強(qiáng)大的功能為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3.2超寬帶技術(shù)在個(gè)人的局域網(wǎng)中使用

在通訊技術(shù)發(fā)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(shù)的發(fā)展，它能夠通過無線方式來代替電子設(shè)備中的有線設(shè)備，從而擴(kuò)大電子設(shè)備的應(yīng)用范圍，為人們實(shí)現(xiàn)不同地域的工作而提供技術(shù)支持，除此之外，在超寬帶技術(shù)的發(fā)展中，它所具有的超大容量數(shù)據(jù)的傳輸，也對(duì)人們的正常辦辦公、家庭環(huán)境等都提供較好地便利；我國早年間在“十五”規(guī)劃中的863計(jì)劃，就將超寬帶的無線通信以及與其兼容性的技術(shù)核心技術(shù)問題，作為重點(diǎn)的研究對(duì)象，其中一處是關(guān)于無線通信的創(chuàng)新技術(shù)以及共性技術(shù)研究，在各方的努力下我國以及出現(xiàn)UWB技術(shù)蓬勃發(fā)展的良好狀態(tài)，尤其在是雷達(dá)系統(tǒng)的研究中，超寬帶的系統(tǒng)研究取得較為深入研究的成果，同時(shí)也是超寬帶的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使它能夠位于無線通信的各個(gè)方面中實(shí)現(xiàn)巨大的應(yīng)用價(jià)值與潛力。

3.3超寬帶技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值

由于軍事方面的通信要求嚴(yán)格的保密性，由于超寬帶的技術(shù)具有較強(qiáng)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(shù)發(fā)展自中，它能夠有效地將相關(guān)數(shù)據(jù)以及文件的傳輸通過窄帶的系統(tǒng)所發(fā)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(cè)出文件或是數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)，由此提軍事信息的保密性。

基于此，超寬帶技術(shù)在我國的軍事領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用；除此之外，由于超寬帶的技術(shù)在傳輸?shù)乃俣确矫姹容^快，信號(hào)也能夠得到較好地保證，在穿透力極強(qiáng)的情況下，實(shí)現(xiàn)精確的定位以及保密性等。所以，在支援各種災(zāi)害的救援中，可以發(fā)揮其在這些方面的優(yōu)勢(shì)，從而有力地促進(jìn)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(shù)還可以在具有特殊性的任務(wù)發(fā)揮積極作用，如戰(zhàn)術(shù)組網(wǎng)、保密數(shù)據(jù)、定位導(dǎo)航以及定位追蹤等，為軍事通信的發(fā)展提供良好的幫助，隨著超寬帶的技術(shù)在不斷研究中發(fā)展與進(jìn)步，在超寬帶的技術(shù)所具有的特性，如耗能少、保密性強(qiáng)、定位精準(zhǔn)、靈活性好、成本低以及傳輸速度快的特點(diǎn)給受到社會(huì)各界的高度關(guān)注與研究。

四、展望超寬帶技術(shù)的未來發(fā)展

目前，社會(huì)各界對(duì)超寬技術(shù)的研究工作取得較多的成果，其實(shí)還出現(xiàn)一些亟待解決的問題，例如基于窄帶中的載波調(diào)制、短距離的無線系統(tǒng)等，它們難以實(shí)現(xiàn)視頻高速的傳輸，從而使得移動(dòng)終端在準(zhǔn)確位置方面不能得到十分的確定。除此之外，還在對(duì)一些位置敏感應(yīng)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(shí)使用幾種系統(tǒng)能力，為人們的實(shí)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(shù)研究中，它能夠在調(diào)制與編碼的技術(shù)領(lǐng)域中得到良好地發(fā)展，同時(shí)也出現(xiàn)一些挑戰(zhàn)，如在最初的軍事應(yīng)用方面，超寬帶的技術(shù)并沒有將其作為一個(gè)較高容量的追求，但隨著超寬帶技術(shù)不斷的廣泛使用，出現(xiàn)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(diào)制中適應(yīng)了多用戶的高容量需求，因此這就急需研究出新的方法，對(duì)編碼的技術(shù)加以調(diào)節(jié)，從而達(dá)到提高此系統(tǒng)容量的目的。

而另一挑戰(zhàn)則來自于它的物理層設(shè)備，如天線設(shè)計(jì)與實(shí)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(tǒng)中的信號(hào)發(fā)射和收取的工作，但在這個(gè)過程中避免不了的是天線出現(xiàn)損壞的問題，如果一旦發(fā)生損壞，就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)中斷，從而導(dǎo)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(shù)在今后發(fā)展所需要解決的又一問題。

五、結(jié)束語：

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