超宽带的特点包括_超宽带室内定位优势分析.docx

超宽带的特点包括_超宽带室内定位优势分析通信技术快速发展的今天,超宽带技术作为一种新型无线通信技术,在室内短距离定位方面的优势较为突出。本文将介绍超宽带的特点并分析其在室内定位中的优势，以供参考。1.超宽带(1)频带宽、传输速率快UWB信号最基本的特点就是具有超宽的带宽，根据Shannon公式可知，UWB信号将拥有超大的信道容量，可以提供Gbps级别的传输速率，因此特别适合高速率传输。(2)发射功率低、抗干扰能力强、可靠性高UWB信号脉冲宽度一般都在皮秒到纳秒级别，占空比非常低，因此UWB信号拥有非常低的功率谱密度，十分接近白噪声特性。这样，UWB信号将相当于在频谱上与传统的窄带信号叠加在一起。同时，超低的功率谱密度增强了UWB信号的隐蔽性，提高了通信的可靠性。(3)抗多径能力强、探测精度高由于UWB信号在时域上一般表现为纳秒级甚至皮秒级的分立窄脉冲，即使经过多个路径的多次反射、折射后在时域上依然可以分开出来，因此UWB信号的抗多径能力相比于传统的窄带信号要强很多。同时，这种良好的时域解析特性，又带来很高的探测精度。(4)穿透能力强UWB信号在频谱上不但包含许多高频分量，还包含大量的低频分量。这些低频分量具有非常强的穿透障碍物的能力，因此在军事上、商业上都有非常广泛的应用。(5)成本较低、易于维护UWB信号的产生、发射电路相比传统的高频电路，具有更简单的电路结构，因此在设计、维护方面要花费更低的成本。同时，简单的电路结构也给维护带来了极大的方便。2.超宽带室内定位优势按照UWB的定义，UWB信号拥有极大的带宽，因此不可避免地会占据已分配给其他无线信号的频段。为了避免对其他无线信号造成干扰，FCC对UWB信号做了一系列频谱限制，在室内应用场景中，FCC规定UWB信号频率带宽须介于3.1GHZ-10.6GHZ之间;当使用1MHZ带宽分辨率的频谱分析仪进行测量，UWB发射设备等效全向辐射功率谱不得高于-41.3dBm。我国工信部2008年颁发了UWB技术使用规定，要求UWB信号带宽(-10dB带宽)不得低于500MHz，并给出了6个不同频率范围的等效全向辐射功率谱限值(中华人民共和国工信部，2008)。2011年，工信部对UWB技术使用规定做了修订，对UWB信号干扰做了更严格的规定，要求在4.2-4.8GHz频段之间的UWB无线电发射设备必须采用信号检测避让等干扰缓解技术，否则其等效全向辐射功率谱限值需要从-41dBm/MHz下降为-70dBm/MHz。UWB信号的产生最早是依靠脉冲技术，因此，有关UWB技术的相关规定大多是在脉冲信号的前提下提出的。作为基带脉冲信号，由于不需要载波调整，与窄带信号相比具有众多优势。UWB信号由一系列极短脉冲组成，单个脉冲长度通常只有几纳秒、甚至不到1纳秒，每一个脉冲拥有极大的频谱宽带，同时必须满FCC等机构的规定。常见的脉冲生成函数有高斯(Gaussian)、拉普拉斯(Laplacian)、瑞利(Rayleigh)、埃尔米特(Hermitian)等，时域内脉冲越短，频域内脉冲频谱越窄，而理想脉冲要求时域短、频域宽，这实际上相互矛盾，因此在进行脉冲函数选择时需要平衡。UWB信号大的带宽可以转化为较高的时间分辨率，从而可以得较高的距离分辨率，这就是UWB定位的最大优势。除了具有较高的测距精度，UWB定位系统还具有如下主要优势：(1)系统简单(成本低)、功耗低基带脉冲信号，不需要载波调制，因此不涉及传统无线通信系统所需要的上变换(帧频提升)、信号放大、下变换(帧频下降)等操作。此外，UWB信号属于非连续信号、信号占空比低，一个脉冲周期内信号接收机仅仅需要监听处理其中的极小部分。(2)有利于抑制多路径影响UWB信号拥有极大的带宽、频率分布广，有利于抑制多路径影响。此外，极短的脉冲减少了多路径信号对直路径的干扰。以FCC规定的最小带宽500MHz为例，当多路径与直路径信号到达时间之差大于2ns，二者将不会产生重叠现象。带宽越大，对到达时间差的要求低，越有利于减少多路径影响。(3)UWB信号中低频部分能量衰减较慢，在遇到障碍物时可以穿透部分障碍物。因此，UWB信号具有一定的障碍物穿透能力，比如能穿透玻璃、木头、混泥土等。本文由@2200发布于三个皮匠报告网站，未经授权禁止转载。：