知识小便签之超宽带无线接入

知识小便签之超宽带无线接入

本文详细介绍了超宽带无线接入技术的由来，从无线UWB技术，也就是脉冲无线电技术发展而来。应用于更广阔的领域，与我们日常生活相互融合，不仅是在娱乐和工作上带来便利。

超宽带无线接入技术

根据超宽带通信系统存在严重窄带干扰和MB-OFDM信号高峰均功率比的问题，结合我国频谱资源分配现状和硬件可实现条件，运用超宽带无线接入技术可设计一种基于正交扩展与交织的MB-OFDM超宽带MB-OFDM-UWB）通信系统。包括信道划分方案、信号发送形式、数据包结构、收发机实现框架等系统设计参数。该技术将子载波传输的编码比特流扩展到相应子带的所有子载波上，然后再将各子载波传输的扩展数据流在所有的子带间进行交织。

这样，一方面充分利用了系统子载波和子带之间的频率分集性，大大增强了MB-OFDM-UWB系统抗窄带干扰的能力；另一方面，通过对传输数据进行正交扩展与交织，使得进入多载波调制的数据趋于高斯分布，减小了传输数据自相关函数的旁瓣峰值，降低了OFDM-UWB信号的峰均功率比，同时还改善了信号的频谱结构。理论分析和仿真结果表明，基于这种结构的超宽带通信系统在系统容量、误比特率性能、抗干扰、信号峰均功率比、系统实现复杂性等方面均具有诸多的优势。

追溯超宽带无线接入技术的由来，从以下说起：根据FCC的定义，UWB技术是指相对带宽带宽与中心频率之比）大于0.2或带宽超过500MHz的系统。FCC分配了3.1～10.6GHz频段作为UWB系统可使用的频段，在该频段内，UWB设备的发射功率需低于-41.3dBm/MHz，以便与其他无线通信系统共存。

早期的UWB技术使用的是脉冲无线电技术，脉冲UWB技术的脉冲长度通常在亚纳秒量级，信号带宽经常达数GHz，且具有很小的占空比，这使得脉冲UWB设备的平均发射功率很低，是现有的蓝牙系统的1/100至1/1000。低发射功率带来优势是UWB设备的发射功率能够降到背景噪声的水平，因此可以和其他无线系统共享频段。而且极低的发射功率也使UWB设备具有很低能耗、低成本、保密性良好等优点。

另外，低占空比的脉冲UWB设备也有很好的抗多径干扰性能。脉冲UWB系统的缺点是频谱利用率较低，脉冲成形滤波过程中残留的带外频率分量可能产生难以预估的干扰，并且实现脉冲UWB系统有一定的困难。

当今主流的UWB技术方案是将传统的载波调制技术经过改进，使其能够利用很大的带宽，从而实现很高的容量。非脉冲UWB方案主要有多频带OFDMMB-OFDM）和DS-CDMA两种，分别可以看作是OFDM技术和CDMA技术的超宽带改进型。MB-OFDM仍然基于128点的OFDM传输，但每个子载波的频宽由几kHz增长到4MHz。而DS-CDMA采用了超过1Gcps的码片速率，与传统CDMA技术几百kcps的码片速率形成了很大区别。人们在这两种技术上积累的理论知识和实践经验大部分仍适用于UWB技术，只是在干扰问题、频谱规划、低能耗等具体的技术环节上应特别注意。

近几年来，UWB技术的标准化主要在IEEE 802.15框架内进行。IEEE 802.15是从事无线个人网WPAN）的标准化组。WPAN系统主要用于个人设备之间的互联，覆盖范围在10m以内，且具有廉价、低能耗的特点。在802.15协议中，802.15.3a专门考虑采用UWB技术实现进一步提高WPAN的速率的目标。脉冲无线电UWB技术是802.15.4的备选方案之一，用于提供高精度测距和定位服务精度1m以内），以及实现更长的作用距离和超低耗电量。

WPAN中的UWB技术主要是应用于将越来越多的电子设备之间的联线替换为无线连接，使家居或办公室中各种设备之间的信息交换更加方便、灵活和快捷。UWB技术应用于数字化家庭，可以将消费者家居中的电器用一个无线网络连接起来，使各种影音信息可以在这些电器之间传递和交换。UWB WPAN技术应用于数字化办公室，可以将所有的电子办公设备用无线网络连接，能够免除接线繁多的麻烦，使办公环境更加方便灵活。UWB技术用于会议设备的互联，能够让与会者的终端设备之间以及与投影仪之间都可以建立高速的无线连接，及时地交换、展示多媒体内容。

UWB技术应用于个人便携设备上，使得个人终端可以从互联网或局域网上即时下载大量的数据，从而将大部分数据存放在网络服务器的存储空间中，而不是保存在个人终端中。这样，功能强大的个人计算机也可能变得十分小巧，便于携带。随着UWB技术的发展、完善，我们甚至可以将其用于个人终端不同部件之间的互联。从而使用户更容易接受、更容易使用。

超宽带无线接入技术从UWB技术发展而来，可以说是UWB的升级版。每一种无线技术都是相互影响和促进，结合或者融合，为今后的网络带来发展的养料。