超宽带(UWB)无线通信中的调制技术

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超宽带（UWB）无线通信中的调制技术

作者：张勇杨海林

来源：《卷宗》2016年第03期

摘要：超宽带（UWB，Ultra Wide Band）无线技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景，因此被认为是未来几年电信热门技术之一。目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽（或绝对带宽）而言，没有界定的时域波形特征。因此，有多种方式产生超宽带信号。其中，最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲（又称为冲激脉冲）的频谱特性来实现。

关键词：超宽带；无线技术；调制技术

1 UWB基本原理

FCC（美国通信委员会）对超宽带系统的最新定义是：相对带宽（在-10dB点处）（fH-fL）/fc>20%（fH，fL，fc分别为带宽的高端频率、低端频率和中心频率）或者总带宽BW> 500MHz。它与现有的无线电系统比较，在花费更小的制造成本的条件下，能够做到更高的数据传输速率（100～500MbPs）、更强的抗干扰能力（处理增益50dB以上），同时具有极好的抗多径性能和十分精确的定位能力（精度在cm 以内）。

发射超宽带（UWB）信号最常用和最传统的方法是发射一种时域上很短（占空比低达

0.5%）的冲激脉冲。这种传输技术称为“冲击无线电（IR）”。UWB-IR又被称为基带无载波无线电，因为它不像传统通信系统中使用正弦波把信号调制到更高的载频上，而是用基带信号直接驱动天线输出的；由信息数据对脉冲进行调制，同时，为了形成所产生信号的频谱而用伪随即序列对数据符号进行编码。因此冲击脉冲和调制技术就是超宽带的两大关键所在。

2 UWB的调制技术

超宽带系统中信息数据对脉冲的调制方法可以有多种。脉冲位置调制（PPM）和脉冲幅

度调制（PAM）是UWB 最常用的两种调制方式。通常UWB信号模型为：

（1）

其中，w （t）表示发送的单周期脉冲，dj，tj分别表示单脉冲的幅度和时延。PAM是一种通过改变那些基于需传输数据的传输脉冲幅度的调制技术。在PAM调制系统中，一系列的脉冲幅度被用来代表需要传输的数据。任何形状的脉冲都是通过其幅度调制使传输数据在{-1，+1}之间变化（对于双极性信号）或在M个值之间变化（对于M 元PAM）。

采用脉冲幅度调制（PM）的超宽带信号波形如下：

超宽带(UWB)无线通信技术详解

超宽带（UWB）无线通信技术详解 作者：王德强李长青乐光新 近年来，超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。 许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研究、开发和标准化工作之中。为了使读者对UWB技术有所了解，本讲座将分3期对UWB技术进行介绍：第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术，第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍，第3期介绍UWB的应用前景及标准化情况。 1 UWB的产生与发展 超宽带(UWB)有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。1989年，美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。此后，超宽带这个术语才被沿用下来。 其中，fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。图1给出了带宽计算示意图。可见，UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。

为探索UWB应用于民用领域的可行性，自1998年起，美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。 2002年2月，FCC批准UWB技术进入民用领域，并对UWB进行了重新定义，规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。根据UWB系统的具体应用，分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。根据FCCPart15规定，UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz～10.6 GHz。为保护现有系统(如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰，针对室内、室外不同应用，对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制，规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3 dBm/MHz.。图2示出了FCC对室内、室外UWB系统的辐射功率谱密度限制。当前，人们所说的UWB是指FCC给出的新定义。 自2002年至今，新技术和系统方案不断涌现，出现了基于载波的多带脉冲无线电超宽带(IR-UWB)系统、基于直扩码分多址(DS-CDMA)的UWB系统、基于多带正交频分复用(OFDM)的UWB系统等。在产品方面，Time-Domain、XSI、Freescale、Intel等公司纷纷推出UWB芯片组，超宽带天线技术也日趋成熟。当前，UWB 技术已成为短距离、高速无线连接最具竞争力的物理层技术。IEEE已经将UWB技术纳入其IEEE802系列无线标准，正在加紧制订基于UWB技术的高速无线个域网(WPAN)标准IEEE802.15.3a和低速无线个域网标准IEEE802.15.4a。以Intel领衔的无线USB促进组织制订的基于UWB的W-USB2.0标准即将出台。无线1394联盟也在抓紧制订基于UWB技术的无线标准。可以预见，在未来的几年中，UWB将成为无线个域网、无线家庭网络、无线传感器网络等短距离无线网络中占据主导地位的物理层技术之一。 2 UWB的技术特点 (1)传输速率高，空间容量大 根据仙农(Shannon)信道容量公式，在加性高斯白噪声(AWGN)信道中，系统无差错传输速率的上限为：C=B×log2(1+SNR)(1)

UWB技术

一、何谓UWB技术 所谓UWB技术，也叫超宽带技术。简单的说UWB技术是基于短的能量脉冲序列、通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的一种无载波通信技术，由于其不适用载波，该技术传输速度较之其他的技术快很多，同时其功耗也小很多。超宽带使用的电波带宽为数CHZ，它搞出普通的带宽20MHZ的无线LAN的带宽几百倍。 二、时间调制技术的基本原理 目前的无线通信系统大多采用恒包络直接扩频调制方式，而使很多人忽略了采用脉冲跳时调制的无线通信 方式，即时域通信技术。当前，超宽带无线电的实现基本上是采用冲激无线电技术。它不是基于正弦载波的无线电系统的概念，而是一种采用冲激脉冲作为信息载体的非正弦系统。 (一)时间调制超宽带TM-UWB的关键技术——时间调制技术。TM-UWB技术的一般工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，其宽度通常在200ps-500ps之间，脉冲与脉冲之间的间即，即重 复周期通常在25ns-1000ns之间，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，超宽带接收机直接将射频信号转换为墓带数字信号和模拟输出信号。只用一级前端交叉相关器就把电磁脉冲序列转换成基带信号，不用传统通信设备中的中频级，极大地降低了设备复杂性。单比特的信息常被扩展到多个单脉冲上，接收机将这几个脉冲相加以恢复发射信息。 (二)时间调制超宽带宽(TM--UWB)系统的性能特点。基于时间脉冲位置调制的超宽带无线时域技术有以下

特点：用超短周期脉冲进行通信，此信号本身为超宽带信号，谱密度极低，信号的中心频率在650MHz-SGHz之间，在亚毫瓦量级的平均功率下的传输距离达数英里，抗干扰和抗多径的能力强，具有很宽的带宽和多个信道可以利用，与扩频系统相比，时域通信系统结构简单，成本相对较低。具体来讲： 1、隐蔽性好。无线电波空间传播的“公开性”是无线电通信较之有线通信的固有不足。超宽带无线电的射频带宽可达IGHz以上，且所需平均功率很小，信号被隐蔽在环境噪声和其它信号中，难以被敌方检测。 2、处理增益高。超宽带无线电处理增益主要取决于脉冲的占空比和发送每个比特所用的脉冲数，可以做到比目前实际扩谱系统高得多的处理增益。 3、多径分辩能力强。由于常规无线通信的射频信号大多为连续信号或其持续时间远大于多径传播时间，多径传播效应限制了通信质量和数据传输速率。大量的实验表明，对常规无线电信号多径衰落深达10-30dB的多径环境，对超宽带无线电信号的衰落最多不到5dB。 4、传输速率高。数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化是通信发展的主要趋势。确保提供高质量多媒体业务的无线网络，其信息速率不能低于50Mbps。超宽带无线电在近距离能提供很高的数据传输速率，研究表明，在10-100m范围内，传输速率可达到50Mbit／s-250Mbids，但超过100m系统吞吐量将大大降低。 5、系统容量大。超宽带无线电发送占空比极低的冲徽脉冲，采用跳时(TH)地址码调制，便于组成类似DSCDMA系统的移动网络。由于超宽带无线电具有很高的处理增益，并且具有很强的多径分辩能力，因此， 超宽带无线电系统用户数量大于3G系统。

超宽带通信技术原理与应用

目录 目录 (1) 摘要 (3) Abstract (4) 第1章概述 (6) 1.1总述 (6) 1.2 UWB基本原理 (6) 1.2.1脉冲信号 (6) 1.2.2UWB 调制技术 (7) 1.3UWB技术特点 (8) 1.4UWB发射机和接收机组成框图 (9) 1.4.1UWB发射机组成框图 (9) 1.4.2UWB接收机组成框图 (10) 1.5UWB 技术的应用前景 (11) 1.6结束语 (11) 第2章MATLAB软件工具介绍 (13) 2.1MATLAB语言的概述 (13) 2.2MATLAB的历史 (13) 2.3MATLAB语言的特点 (14) 2.4MATLAB仿真 (15) 第3章超宽带无线的调制技术 (17) 3.1PPM-TH-UWB 调制方式 (17) 3.1.1跳时超宽带信号的产生 (17) 3.1.2PPM-TH-UWB的发射链路 (20) 3.1.3PPM-TH-UWB 仿真结果及其分析 (20) 3.2PAM-DS-UWB调制方式 (22) 3.2.1直接序列超宽带信号的产生 (22) 3.2.2PAM-DS-UWB发射链路 (24) 3.2.3 PAM-DS-UWB仿真结果及其分析 (25) 3.3 OFDM调制技术 (27) 3.3.1概述 (27)

3.3.2 多频段OFDM-UWB信号产生 (28) 3.4.3 OFDM仿真结果及其分析 (28) 3.4总结 (32) 第4章性能分析及应用前景 (33) 4.1 脉位调制(PPM)和脉幅调(PAM) (33) 4.2OFDM调制 (33) 4.3UWB的应用前景 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36)

超宽带(UWB)无线通信技术

知识大全：便携设计中模拟开关的变迁 引言 与电源设计应用中传统大功率MOSFET开关和存储应用中多位数据总线开关相比，模拟开关大大不同。一般来讲，模拟开关主要用于切换手机等便携式设计中的小功率模拟信号。但是，在最近的便携式设计中附加功能的推动下，模拟开关从传统的低带宽音频开关发展成为高速混合信号开关。由于模拟开关具有低功耗、低漏电流及小封装等特点，在某些设计中甚至可以将其用作低功耗DC信号开关。本文将介绍模拟开关的迁移轨迹，让读者了解便携式基带设计的市场趋势。 变迁轨迹 如图1所示，手机已从简单的单语音功能发展成为带有MP3或音乐铃声等大功率立体声音频的通讯工具。至于视频功能，简单的低分辨率相机已经过时，而高于200万像素相机已经成为大多数中高端手机的标准功能。由于低功耗数字式广播调谐器适合便携式应用，带有复合视频输出的手机将在市场强势出现，从而满足外部大型显示器或者专业投影仪显示等专业应用需求。 图1基带功能推动手机功能变迁（略） 现代的手机设计都嵌入了MP3功能，对于数据路径而言，传统以UART为基础的接口已不能满足最终用户的下载要求。因此，USB1.1全速(12Mbp)甚至是USB2.0高速接口在带嵌入式硬盘或可拆卸大型存储器的MP3手机设计中越来越普遍。 纯音频开关从高导通电阻迁移到超低导通电阻 响应图1中手机功能的变迁，最初在手机设计中采用模拟开关是由于大多数基带处理器只有有限的音频输出端口，如图2所示。那些低端处理器只有单语音输出，通常需要进行语音隔离将其分别接到听筒或者耳机中。相对于32Ω的耳机阻抗，这些开关通常具有大约10Ω相对较高的导通电阻。开关的插入损耗通过前置放大器级来补偿。大多数应用中的控制电压与开关的3V供电一致。 图2便携设计中模拟开关应用功能的迁移（略） 在节能及更佳的总谐波失真(THD)需求带动下，市场出现了1Ω开关，在0到VCC的输入电压之间具有平坦的导通电阻。对于免提电话等功能来说，来自基带处理器的语音输出可以路由到耳机和内部的8Ω扬声器上。由于放大器置于开关之后和扬声器之前(见图2)，在这些应用中THD规范遂成为关键因素，以减小信号放大失真。 随着大多数基带处理器设计需要进一步降低功耗，通用I/O(GPIO)数字接口需要提供更低的输出高压阈值电平(VOH)。对于这种应用，该电压可低至1.8V。但是由于MP3手机具有大功率立体声音频的需求，开关电源电压可以达到 4.2V，或者直接由电池供电。因为控制电压输入高电平(VIH)与开关电源电压之间存在失配，设计要求增加额外的电平偏移变换器以减小静态漏电流。这样不仅增加了设计难度，还提高了材料成本。在这样的便携式应用中，非常需要能够识别低控制电压(1.8V)的模拟开关。 由于正电源下，模拟开关建议用于传输正电平信号，因此需要在开关之后设置AC耦合电容器为耳机或接收器阻隔DC成分。同时，考虑到扬声器的阻抗大约为8Ω，而在4.3V 电源下这类应用中的音频开关一般拥有低至0.35Ω的导通电阻，能够进一步降低高导通电阻开关的插入损耗所带来的功耗。 混合信号和高速数字信号切换 市场对于薄型滑盖手机等小巧手机的需求强劲，低引脚数连接器设计对用户而言十分重要。UART或USB等数字信号将与音频输出共享连接器的引脚，如图2所示。大多数音频

超宽带无线通信关键技术研究共3篇

超宽带无线通信关键技术研究共3篇 超宽带无线通信关键技术研究1 超宽带无线通信关键技术研究 随着移动互联网的不断发展和普及，人们已经离不开无线通信技术，而超宽带无线通信技术即是其中一个重要的发展方向。相比传统无线通信技术，超宽带无线通信技术的传输带宽更宽，传输速度更快，通信容量更大，具有更高的抗干扰性和隐蔽性，对于未来的无线通信发展具有很好的前景。 超宽带无线通信是一种利用超短脉冲技术实现高速通信的无线通信技术。其特点在于采用脉冲调制技术，通过传输超短宽度的脉冲信号实现信息传输。在传输过程中，不同频率的载波被混合在一起，传输的信号一般都是高功率、宽带的信号，因而可以具有很高的传输速度和通信容量。 超宽带无线通信技术的关键技术可以分为以下几个方面： 1.超短脉冲发生器技术 超短脉冲发生器技术是超宽带无线通信技术的核心技术之一，它通过发生器生成超短脉冲信号。发生器的质量对整个通信系统的性能有直接影响，因此发生器是研究超宽带无线通信技术的重要基础设施之一。目前，脉冲发生器的研究已经取得了很大的进展，可以实现更高的工作频率和更短的脉冲时长，提高

了超宽带无线通信技术的传输速度和通信容量。 2.超宽带天线技术 超宽带天线技术是超宽带无线通信技术的重要组成部分，超宽带天线的特点在于可以实现宽频带、过渡带和窄带的匹配。当前的超宽带天线技术面临着多种技术难题，如频带选择、串扰、功率消耗、天线失真等问题，需要进一步开展研究。 3.多天线系统技术 多天线系统技术是提高超宽带无线通信技术传输速度和通信容量的有效手段之一。目前，多天线系统技术已经广泛应用于 4G和5G通信中，对于超宽带无线通信技术的发展同样具有重 要意义。多天线系统技术可以通过利用多天线接收器和多天线发射器，减少信道衰落和多径效应所带来的影响，提高信号的稳定性和传输速度。 4.编解码技术 编解码技术是超宽带无线通信技术中的关键技术之一，主要涉及信号的产生、调制和解调。编解码技术的研究涉及到很多方面，如扰码技术、Turbo码技术、LDPC技术等，各种编解码技术的研究有助于提高超宽带无线通信技术的传输速度和通信容量。 总之，超宽带无线通信是未来无线通信技术的一个重要方向，

关于超宽带无线通信技术的特点及其应用

关于超宽带无线通信技术的特点及其应用 摘要：本文主要简述了UWB无线通信的性能特点及局限性、UWB无线通信技术的劣势，并分析了UWB无线通信技术的具体应用。 关键词：超宽带（UWB）；通信技术特点；应用 超宽带无线通信技术（UWB，Ultra-Wide Band）最为关键的技术在于冲击无线电技术，冲击无线电技术之所以成为超宽带无线通信技术的核心技术，是因为它可以以极高的速度传输数据信息，还可以防止其他信号的干扰，凡是在十米的范围以内的无线个人局域网，它都可以满足他们的需求。 一、UWB无线通信的性能特点及局限性 （一）UWB无线通信的性能特点 传统的通信技术是把信号从基带调制到载波上，而UWB技术是通过具有有限陡上升和下降时间的冲击脉冲对数据进行直接调制，从而具有GHz 量级的带宽，最大数据传输速率可达几百Mbps。其主要特点有： 1、系统结构实现简单。由于UWB 是通过发送纳米级脉冲来实现数据信号的传输，无需使用载波，所以UWB 发射器可以直接使用脉冲小型激励天线，避免了功用放大器与混频器的使用，降低了UWB 的发射器的成本。而UWB 的接收机也不同与传统的接收机，无需中频处理，实现起来也比较简单。接收过程中，脉冲信号通过天线匹配、滤波、放大后直接A/D 转换，交由数字信号处理器处理复杂的匹配滤波、分集接收、均衡、解交织、译码等基带处理。通过一个基带信号处理芯片、射频信号处理芯片和UWB 天线完成整个UWB 信号收发。 2、信号占有频带宽、传输速率高。由于目前FCC 开发的频段是 3.1GHz~10.6GHz，UWB 系统发射的功率谱密度低而平坦，极宽的频带加上室内多径影响的消除，使得传输速率可达到每秒几千兆比特。 3、强大的多径分辨能力。常规无线通信的射频信号大多是连续信号或者持续时间远大于多径传播时间，这使得大量的多径分量交叠，造成多径衰落，降低了通信质量和数据传输速率。超宽带无线通信发射是持续时间极短的单周期脉冲，经多径反射的延时信号与直达信号在时间上可以分离，抗多径衰落能力较强。 4、抗干扰能力强；UWB 系统占用更宽的信号带宽，具有更低的平均功率谱和很高的瞬时功率，在扩频处理增益和抗截获、探测概率两项重要性能指标上均远高于常规扩频通信系统。 5、功耗较低。UWB 系统使用间歇的脉冲来发送数据，脉冲持续时间很短，一般在0.20ns-1.5ns 之间，有很低的占空因数，系统耗电可以做到很低，在高速通信时系统的耗电量仅为几百μW-几十mW。民用的UWB 设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/100 左右，是蓝牙设备所需功率的1/20 左右；军用的UWB 电台耗电也很低。因此，UWB 设备在电池寿命和电磁辐射上，相对于传统无线设备有着很大的优越性。 二、UWB无线通信的局限性 1、干扰的问题 （1）UWB对其它无线系统的干扰 在目前为止，UWB技术只在小范围内得到有限的应用，是一种以共享其他无线通信频带为前提的通信技术。UWB收发无线电信号采用的是非常宽的带宽，但是直到目前为止，实际上总要有部分频带与现有无线系统使用的频带相重叠，目前UWB对窄带系统严重的干扰或者潜危险仍处于研究之中，例如安全、军事、

超宽带(UWB)无线通信中的调制技术

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f619230049.html, 超宽带（UWB）无线通信中的调制技术 作者：张勇杨海林 来源：《卷宗》2016年第03期 摘要：超宽带（UWB，Ultra Wide Band）无线技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景，因此被认为是未来几年电信热门技术之一。目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽（或绝对带宽）而言，没有界定的时域波形特征。因此，有多种方式产生超宽带信号。其中，最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲（又称为冲激脉冲）的频谱特性来实现。 关键词：超宽带；无线技术；调制技术 1 UWB基本原理 FCC（美国通信委员会）对超宽带系统的最新定义是：相对带宽（在-10dB点处）（fH-fL）/fc>20%（fH，fL，fc分别为带宽的高端频率、低端频率和中心频率）或者总带宽BW> 500MHz。它与现有的无线电系统比较，在花费更小的制造成本的条件下，能够做到更高的数据传输速率（100～500MbPs）、更强的抗干扰能力（处理增益50dB以上），同时具有极好的抗多径性能和十分精确的定位能力（精度在cm 以内）。 发射超宽带（UWB）信号最常用和最传统的方法是发射一种时域上很短（占空比低达 0.5%）的冲激脉冲。这种传输技术称为“冲击无线电（IR）”。UWB-IR又被称为基带无载波无线电，因为它不像传统通信系统中使用正弦波把信号调制到更高的载频上，而是用基带信号直接驱动天线输出的；由信息数据对脉冲进行调制，同时，为了形成所产生信号的频谱而用伪随即序列对数据符号进行编码。因此冲击脉冲和调制技术就是超宽带的两大关键所在。 2 UWB的调制技术 超宽带系统中信息数据对脉冲的调制方法可以有多种。脉冲位置调制（PPM）和脉冲幅 度调制（PAM）是UWB 最常用的两种调制方式。通常UWB信号模型为： （1） 其中，w （t）表示发送的单周期脉冲，dj，tj分别表示单脉冲的幅度和时延。PAM是一种通过改变那些基于需传输数据的传输脉冲幅度的调制技术。在PAM调制系统中，一系列的脉冲幅度被用来代表需要传输的数据。任何形状的脉冲都是通过其幅度调制使传输数据在{-1，+1}之间变化（对于双极性信号）或在M个值之间变化（对于M 元PAM）。 采用脉冲幅度调制（PM）的超宽带信号波形如下：

通信电子中的超宽带通信技术

通信电子中的超宽带通信技术随着人们对通信信息传输的需求日益增多，传统的带宽已经不能满足人们的需求了。超宽带通信技术的出现，则为人们的通信需求提供了更高效、更快捷的解决方案。 一、超宽带通信技术介绍 超宽带通信技术简称UWB技术，其传输速度快、抗干扰能力强、安全性高，适用范围非常广泛，包括室内定位、雷达探测、无线视频传输、智能家居等领域。 超宽带通信技术利用极短的脉冲作为信号，将脉冲送至天线，然后由天线将信号传播出去。由于脉冲短且长度很少，它可以在更宽频段内传输数据，所以具备互联、低功耗、高速率、无线等多项特点，深受广大用户的喜爱。 二、超宽带通信技术的优势 1. 传输速度极快

UWB技术采用超短脉冲技术，每秒可传输数百万个脉冲。因此，它比目前的其他无线技术快多了，不同程度缩短了数据传输 时间，进一步加速了信息的传输速度。 2. 抗干扰能力强 UWB技术采用频率跳跃式传输信号，每个信号只有极短时间，这使得UWB技术的传输频率极高，不容易受到干扰，从而提高了信号传输的可靠性。 3. 无盲区 传统的无线信号通常会受到障碍物、墙壁等物理条件的限制， 从而产生盲区。而UWB技术采用超窄带信号，可快速穿透墙壁、混凝土等物质，使其传输无死角，信号可穿透任何障碍物。 4. 安全性高

UWB技术采用了加密技术，从而被广泛应用于机密性高、对 安全性要求较高的领域。对于需要保密的传输领域，比如金融业、政府机关等，UWB技术将更具优势。 5. 低能耗 UWB技术传输功率较低，只需要非常少的能量即可传输出信号，因此UWB技术拥有极低的能耗，有助于实现智能化和绿色环保。 三、超宽带通信技术的应用 1. 室内定位 基于UWB超宽带通信技术，室内定位的准确度得到了提高， 大大优化了商场导航、机场路线等场景中的导航问题，同时也增 加了多样化的产品应用需求，比如智能家居、智慧城市等。 2. 无线视频传输

uwb技术原理

UWB技术原理详解 1. 引言 超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）技术是一种用于无线通信的调制和传输技术。与传统的窄带通信技术相比，UWB技术具有更大的频谱带宽、更低的功率密度和更 高的数据传输速率。本文将详细解释UWB技术的基本原理。 2. UWB技术概述 UWB技术是一种基于短脉冲的无线通信技术，其核心思想是通过在时间域上使用非 常短且宽带的脉冲来传输信息。这些脉冲通常持续时间仅为纳秒级别，但频谱却非常宽广，覆盖几个GHz甚至更多。由于这种特殊的脉冲形式，UWB技术能够实现高 速数据传输、高精度定位以及低功耗通信等应用。 3. UWB脉冲生成 在UWB系统中，脉冲生成是实现高速数据传输和定位功能的关键步骤之一。一般来说，UWB系统中使用两种方法来生成宽带脉冲：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）和脉冲形状调制（Pulse Shape Modulation，简称PSM）。 3.1 直接序列扩频（DSSS） DSSS是一种将窄带信号扩展到宽带信号的技术。在UWB系统中，DSSS通过将窄脉 冲与一个高速伪随机码序列进行乘积运算来生成宽带脉冲。这个伪随机码序列通常是一个具有良好相关性特性的码片序列，其周期远远小于脉冲持续时间。 具体而言，DSSS的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基 带信号。 - 步骤2：将基带信号与伪随机码序列进行乘积运算。 - 步骤3：将乘 积结果进行滤波处理，得到宽带脉冲。 3.2 脉冲形状调制（PSM） PSM是一种通过调制脉冲形状来实现宽带通信的方法。在UWB系统中，PSM通过改 变脉冲的幅度、宽度和相位等参数来实现信息传输。常见的PSM技术包括正弦调制、高斯调制和Hermite-Gauss调制等。 具体而言，PSM的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。 - 步骤2：根据基带信号的特性，设计合适的脉冲形状函数。 - 步骤3： 将脉冲形状函数与一个窄脉冲进行卷积运算。 - 步骤4：得到宽带脉冲。

uwb通信技术原理

uwb通信技术原理 UWB通信技术原理 Ultra-Wideband（UWB）通信技术是一种短距离高速率无线通信技术，在短距离数据传输和定位方面应用广泛。在本文中，我们将介绍UWB通信技术的原理及其在通信和定位方面的应用。 一、UWB通信技术的原理 UWB技术是一种利用宽带信号进行通信的技术，利用极短脉冲信号，可以实现高速数据传输和定位。与传统通信技术（如WiFi，蓝牙，Zigbee等）不同，它基于的不是单一频带的载波，而是利用在极宽带范围内的短时域信号。这使得UWB技术在低功耗，低干扰和高精度定位等方面具有很大的优势。 UWB通信系统主要由发射器和接收器两个部分组成。UWB发射器基于脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）技术，以非常短暂的脉冲信号传输信息。这种脉冲信号的带宽通常是GHz级别，持续时间为纳秒级别，因此被称为超宽带信号。通过选择脉冲的中心频率，可以调节超宽带信号的带宽。在UWB接收器中，利用相干的解调电路对接收到的信号进行重构和解调，以恢复原始数据。由于UWB 脉冲是极短的，因此它的时间延迟和幅度都非常准确，可大大提高通信精度。

二、UWB通信技术的应用 1.高速数据传输：UWB技术能够提供非常高的数据传输速率，远远超过传统的无线通信技术。通过利用UWB的高带宽信号，可以在极短的时间内传输大量的数据，例如高清视频或大型文件。 2.低功耗通信：UWB技术的信号传输时间非常短，因此它能够在短时间内完成数据传输，从而减少了通信设备的功耗。同时，由于UWB信号的功率很低，所以它对电池的消耗也非常少，这使得它在低功耗通信方面具有很大的优势。 3.高精度定位：UWB技术的信号延迟和幅度可实现高精度的定位，这使得它在室内和城市环境等多种场景下的定位应用非常广泛。通过在UWB标签和定位器之间使用超宽带信号，可以实现几厘米精度的定位，这可以用于物流、智能家居和医疗等领域。 4.低干扰通信：UWB通信技术采用的是频率随机化技术，因此它具有很强的抗干扰能力。这能够使得UWB通信在高干扰环境下仍能保证数据的传输质量。 5.安全通信：由于UWB技术所用的信号非常短且带宽非常高，因此它对窃听和干扰具有很高的免疫力，能够保证通信的安全性和隐私性。 三、结论

uwb概念

uwb概念 UWB（Ultra-wideband）被定义为一种高带宽、低发射功率的无线通信技术。其特点是具有超宽带（UWB）信号特征，能够在射频信道上进行短距离通信和测距。 下面，我将分步骤阐述UWB概念。 一、UWB概念的起源 UWB起源于上世纪七十年代，初期应用于雷达系统和防窃听设备。而在二十一世纪初，由于其极高的数据传输速率和低功率耗散，它又开始流行起来。目前，UWB技术已经被广泛应用于无线定位、无线测距、短距离通讯、数据传输等领域。 二、UWB技术的特点 1. 高精度：UWB能够在高噪声环境下，精确地检测出不同物体之间的距离； 2. 大容量：UWB能够以超高速传输数据，支持多用户同时传输； 3. 低功耗：UWB以低功率的方式进行通信，并且不会产生信道干扰，能够大大延长电池寿命； 4. 高安全性：由于UWB通信使用了加密技术，这使得它成为一个非常安全的通信技术； 5. 高可靠性：由于UWB信号的宽带特性，在噪声和干扰环境下，其数据传输的稳定性和可靠性都非常高。 三、UWB技术的应用 1. 定位和跟踪：UWB能够将物体的位置精确到毫米级别，因此被广泛应用于室内定位、人员跟踪、物品追踪等领域。 2. 短距离通讯：UWB能够进行高速无线传输，因此可以实现高清晰度的视频和音频传输，被用于VR/AR设备、智能家居和车载娱乐系统。 3. 调制：UWB技术可以用在数字调制和基带调制中，可以用于接口标准化。 4. 当地环境监测：UWB技术也可以用于当地环境监测中，例如，检测

空气污染和土壤水分。 以上是UWB概念的相关介绍，我们可以清晰地了解到UWB技术的优势、应用以及潜在价值。随着UWB技术的发展和应用场景的扩大，相信UWB技术将会给我们带来更多的惊喜！

无线通信中的信号传输和调制技术

无线通信中的信号传输和调制技术 无线通信是指通过电磁波传输信息的通信方式，它在我们的生活中起到了至关重要的作用。在无线通信中，信号传输和调制技术是至关重要的环节。本文将详细介绍无线通信中的信号传输和调制技术，并分点列出步骤。 一、信号传输技术 信号传输是将信息从发送端传输到接收端的过程。在无线通信中，常用的信号传输技术有以下几种： 1. 调幅传输（Amplitude Modulation，AM） 调幅传输是利用载波的振幅调制的一种传输技术。其步骤如下： - 将原始信号与较高频率的载波信号相乘，得到调制信号。 - 调制信号经过无线传输后，到达接收端。 - 在接收端，将接收到的调制信号与载波信号相乘，得到原始信号。 2. 调频传输（Frequency Modulation，FM） 调频传输是利用载波的频率调制的一种传输技术。其步骤如下： - 将原始信号与载波信号相加，得到调制信号。 - 调制信号经过无线传输后，到达接收端。 - 在接收端，通过对调制信号进行频率解调，得到原始信号。 3. 数字调制传输 数字调制传输是将数字信号转换为模拟信号进行传输的一种传输技术。其步骤如下：

- 将数字信号经过数字调制技术转换为模拟信号。 - 模拟信号经过无线传输后，到达接收端。 - 在接收端，通过解调将模拟信号转换为数字信号。 二、调制技术 调制技术是将原始信号转换为适合无线传输的信号的过程。常用的调制技术包 括以下几种： 1. 幅度调制（Amplitude Modulation，AM） 幅度调制是基于原始信号的振幅变化来调制载波信号的一种调制技术。其步骤 如下： - 将原始信号的振幅与载波信号的振幅进行乘积运算，得到调制后的信号。 2. 频率调制（Frequency Modulation，FM） 频度调制是基于原始信号的频率变化来调制载波信号的一种调制技术。其步骤 如下： - 将原始信号的频率变化与载波信号的频率进行调制运算，得到调制后的信号。 3. 相位调制（Phase Modulation，PM） 相位调制是基于原始信号的相位变化来调制载波信号的一种调制技术。其步骤 如下： - 将原始信号的相位变化与载波信号的相位进行调制运算，得到调制后的信号。 通过以上的信号传输和调制技术，我们可以实现无线通信中的信息传输。无线 通信在现代社会中扮演着重要的角色，无论是移动通信、卫星通信还是无线网络，都离不开信号传输和调制技术的支持。随着技术的不断发展，无线通信将会更加高效、可靠。

简述超宽带无线通信技术

简述超宽带无线通信技术 近年来，超宽带（UWB）无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。UWB （Ultra-Wideband）超宽带，一开始是使用脉冲无线电技术，此技术可追溯至19世纪。后来由Intel等大公司提出了应用了UWB的MB-OFDM技术方案，由于两种方案的截然不同，而且各自都有强大的阵营支持，制定UWB标准的802.15.3a工作组没能在两者中决出最终的标准方案，于是将其交由市场解决。至今UWB还在争论之中。UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz，不需常规窄带调制所需的RF频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。脉冲峰峰时间间隔在10 - 100 ps级。频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。UWB信号在时间轴上是稀疏分布的，其功率谱密度相当低，RF可同时发射多个UWB信号。UWB信号类似于基带信号，可采用OOK，对映脉冲键控，脉冲振幅调制或脉位调制。UWB不同于把基带信号变换为无线射频（RF）的常规无线系统，可视为在RF上基带传播方案，在建筑物内能以极低频谱密度达到100 Mb/s 数据速率。 1 UWB的产生与发展 超宽带（UWB）有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。1989年，美国国防部高级研究计划署（DARPA）首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。 其中，fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。图1给出了带宽计算示意图。可见，UWB是指具有很高带宽比（射频带宽与其中心频率之比）的无线电技术。 UWB（UltraWideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。UWB技术最初是被作为军用雷达技术开发的，早期主要用于雷达技术领域。2002年2月，美国FCC批准了UWB技术用于民用，UWB的发展步伐开始逐步加快。

无线通信系统中的调制与解调技术研究

无线通信系统中的调制与解调技术研究 调制与解调技术是无线通信系统中的关键技术之一，它们的研究和应用对于提高无线通信系统的性能和效率具有重要意义。本文将对调制与解调技术的相关研究进行探讨。 一、引言 随着无线通信技术的不断发展，人们对无线通信系统的要求也越来越高。调制和解调技术作为无线通信系统的核心技术之一，起着将信息转化为合适的信号形式以便在无线信道上传输的重要作用。调制技术主要是将模拟或数字信号转换为调幅、调频或调相等不同的调制方式，以适应不同的无线信道特性和通信要求。解调技术则是将接收到的调制信号转化为原始信息信号。调制与解调技术的研究是无线通信系统研究的关键环节之一。 二、调制技术的研究 1.调制方式的选择 调制技术根据无线信道特性和通信要求的不同，可以选择不同的调制方式。常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。调幅主要适用于低频率的音频信号，调频主要适用于高频率的无线电信号，而调相则适用于数字通信系统。在选择调制方式时，需要考虑信号带宽、噪声影响、功率效率和频谱利用率等因素。 2.调制技术的研究方向 随着通信技术的不断发展，调制技术也在不断创新和改进。目前调制技术的研究方向主要包括以下几个方面： （1）多载波调制技术 多载波调制技术是一种将原始信号分成多个子信号，各个子信号分别调制传输的技术。这种技术可以有效提高信号的传输带宽，提高系统的抗干扰能力和频谱利用率。 （2）OFDM调制技术 OFDM调制技术是一种将原始信号分成多个正交子载波，各个子载波分

别调制传输的技术。这种技术可以有效抵抗多径效应和频偏，提高系 统的传输容量和抗干扰能力。 （3）MIMO调制技术 MIMO调制技术是一种利用多个天线和信道状态信息来进行信号传输和 接收的技术。这种技术可以有效提高系统的信号接收质量和传输速率。 （4）软件无线电调制技术 软件无线电调制技术是一种利用软件定义无线电技术来实现调制的技术。这种技术可以通过调制算法的灵活调整和软件配置的快速调整， 实现不同调制方式的切换和适应不同通信要求。 三、解调技术的研究 1.解调技术的分类 解调技术根据调制方式的不同，可以分为相干解调和非相干解调两种。相干解调是指在接收端使用与发送端相同的调制方式和参数进行解调 的技术，属于一种精确解调技术。非相干解调是指在接收端不使用与 发送端相同的调制方式和参数进行解调的技术，一般用于多径效应严重、信号传输质量较差的情况下的解调。 2.解调技术的研究方向 解调技术的研究方向主要包括以下几个方面： （1）多载波解调技术 多载波解调技术是一种将接收到的多个子载波分别解调的技术。这种 技术可以提高系统的频谱利用率和抗干扰能力。 （2）OFDM解调技术 OFDM解调技术是一种将接收到的多个正交子载波分别解调的技术。这 种技术可以有效抵抗多径效应和频偏，提高系统的传输容量和抗干扰 能力。 （3）MIMO解调技术 MIMO解调技术是一种利用多个天线和信道状态信息来进行信号解调的 技术。这种技术可以提高系统的接收质量和速率，减小误码率。 （4）软件无线电解调技术 软件无线电解调技术是一种利用软件定义无线电技术来实现解调的技术。这种技术可以通过解调算法的灵活调整和软件配置的快速调整，

超宽带技术概述

超宽带（UWB）技术 一、UWB技术简介 UWB(Ultra Wide Band)是一种短距离的无线通信方式。其传输距离通常在10m以内，使用1GHz以上带宽，通信速度可以达到几百Mbit/s以上。UWB不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。美国联邦通讯委员会(FCC)规定，UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz。 超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面：一个是传输带宽，另一个是是否采用载波方式。从传输带宽看，按照FCC的定义：信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25％的为超宽带。超宽带传输技术直接使用基带传输。其传输方式是直接发送脉冲无线电信号，每秒可以发送数1O亿个脉冲。然而，这些脉冲的频域非常宽，可覆盖数Hz～数GHz。由于UWB发射的载波功率比较小，频率范围很广，所以，UWB对传统的无线电波影响相当小。UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。 二、UWB技术的发展历程 现代意义上的超宽带UWB 数据传输技术，又称脉冲无线电( IR ， Impulse Radio) 技术，出现于1960年，当时主要研究受时域脉冲响应控制的微波网络的瞬态动作。通过Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究， UWB 技术在70 年代获得了重要的发展，其中多数集中在雷达系统应用中，包括探地雷达系统。到80 年代后期，该技术开始被称为"无载波"无线电，或脉冲无线电。美国国防部在1989 年首次使用了"超带宽"这一术语。为了研究UWB在民用领域使用的可行性，自1998 年起，美国联邦通信委员会( FCC) 对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，FCC 仍开放了UWB 技术在短距离无线通信领域的应用许可。这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。 2003年12月，在美国新墨西哥州的阿尔布克尔市举行的IEEE有关UWB标准的大讨论。那时关于UWB技术有两种相互竞争的标准，一方是以Intel与德州仪器为首支持的MBOA标准，一方是以摩托罗拉为首的DS-UWB标准，双方在这场讨论中各不相让，两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上，前者采用多频带方式，后者为单频带方式。这两个阵营均表示将单独推动各自的技术。虽然标准尘埃未定，但摩托罗拉已有了追随者，三星在国际消费电子展上展示了全球第一套可同时播放三个不同的HSDTV视频流的无线广播系统，就采用了摩托罗拉公司的Xtreme Spectrum芯片，该芯片组是摩托罗拉的第二代产品，已有样片提供，其数据传输速度最高可达114Mbps，而功耗不超过200mw。在另一阵营中，Intel 公司在其开发商论坛上展示了该公司第一个采用90nm技术工艺处理的UWB芯片；同时，该公司还首次展示多家公司联合支持的、采用UWB芯片的、应用范围超过10M的480Mbps无线USB技术。在5月中旬由IEEE802.15.3a工作组主持召开的标准大讨论会议上对这种技术进行投票选举UWB标准，MBOA获得60%的支持，DS-UWB获取40%的支持，两者都没有达到成为标准必须达到75%选票的要求。因

超宽带无线技术

超宽带无线技术 摘要本文主要介绍了超宽带无线技术(UWB-RT)的根本特点和超宽带无线技术的调制方式，并分析了超宽带无线技术的管制和标准化现状，最后介绍了超宽带无线技术的开展动态。 关键词超宽带管制标准化无线通信 一、引言 随着无线通信技术的开展，现有的无线网络技术已经不能满足人们对短距离高速无线通信的需求。因此，当设计未来的短距离无线通信系统时，需要考虑通信的普遍特性和B3G中提到的“任何人、任何时间、任何地点〞的连接性。这就要求新的无线世界是现在和未来无线通信系统的综合，包括WANs、WLANs、WPANs 和Ad Hoc以及家用局域网。它可以连接各种不同的设备，包括计算机和各种娱乐设备。要实现这个目标，就需要开发新的无线技术。 UWB技术最初是在1960年作为军用雷达技术开发的，早期主要用于雷达技术领域。1972年，UWB脉冲检测器申请到了美国专利；1978年，出现了最初的UWB通信系统；1984年，UWB系统成功地进展了10公里的试验；1990年，美国国防部高级方案局(DARPA)开场对UWB技术进展验证；2002年2月，FCC批准了UWB技术用于民用。 UWB技术开展缓慢的原因主要有：①在1994年以前主要限于军方使用，限制了第三方开发支持UWB的软件和硬件；②由于UWB使用许多专用频段，FCC对UWB技术的批准进展缓慢：③UWB带来的干扰问题也阻碍了UWB的开展步伐。另外，由于UWB技术可能取代现在使用的所有无线技术，包括PAN、WLAN(802.11a、802.11b、802.11g)和无线WAN，因此，许多公司会抵抗该技术的商用。 二、UWB的优点 美国联邦通信委员会(FCC)在2002年2月14日的规定中，超宽带系统被定义为相对带宽(信号带宽与中心频率的比)大于20%或带宽大于500MHz的信号系

超宽带(UWB)技术综述

超宽带(UWB)技术综述 一、UWB技术简介 UWB技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术，它将会为无线局域网LAN和个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它开发了一个具有对信道衰落不敏感;发射信号功率谱密度低，有低截获能力，系统复杂度低，能提供数厘米的定位精度等优点。UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。 虽然超宽带的描述并不详细，它确实有助于将这项技术与传统的“窄带”系统分隔开，或者是更新的主要是指文献中描述的未来3G蜂窝技术的“宽带”系统。关于超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别。一是超宽带的带宽，在美国联邦通信委员会(FCC)所定义比中心频率高25%或者是大于1.5G赫兹。很清楚，这一带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。二是，超宽带典型的用于无载波应用方式。传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率(RF)载波来传送信号，频率范围从基带到系统被允许使用的实际载波频率。相反的，超宽带的实现方式是能够直接的调制一个大的激增和下降时间的“脉冲”，这样所产生的波形占据了几个GHz的

带宽。 UWB无线通信技术与现有的无线通信技术有着本质的区别。当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波，形象地说，这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时，水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动。几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:用某种调制方式将信号加载在连续的电波上。 与此相比，UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样，它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲。UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲。这些脉冲都是经过精确计时的，每个只有几个毫微秒长，脉冲可以覆盖非常广泛的区域。脉冲的发送时间是根据一种复杂的编码而改变的，脉冲本身可以代表数字通信中的0，也可以代表1。 超宽带技术在无线通讯方面的创新性、利益性具有很大的潜力，在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面极大地提高了一般消费者和专业人员的适应性和满意度。所以一些有眼光的工业界人士都在全力建立超宽带技术及其产品。相信这一超宽带技术，不仅为低端用户所喜爱，而且在一些高端技术领域，如雷达跟踪、精确定位和无线通信方面具有广阔的前景。 从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。一