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uwb技术应用于哪些方面?uwb技术特点总结

2019-11-20 10:38:41来源:太平洋安防网已被 1 人阅读

内容摘要:UWB概述  UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,UWB又名超宽带。利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它
 

UWB概述

  UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,UWB又名超宽带。利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展,认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。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Inl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。

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  uwb技术特点

  1、系统容量大。香农公式给出C=Blog2 (1+S/N)可以看出,带宽增加使信道容量的提高远远大于信号功率上升所带来的效应,这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。超宽带无线电系统用户数量大大高于3G 系统。

  2、高速的数据传输。UWE 系统使用上吉赫兹的超宽频带,根据香农信道容量公式,即使把发送信号功率密度控制得很低,也可以实现高的信息速率。一般情况下,其最大数据传输速度可以达到几百兆比特每秒到吉比特每秒。

  3、多径分辨能力强。UWE 由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率,窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠,很容易分离出多径分量,所以能充分利用发射信号的能量。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,UMB 信号的衰落最多不到5dB。

  4、隐蔽性好。因为UWB 的频谱非常宽,能量密度非常低,因此信息传输安全性高。另一方面,由于能量密度低,UMB设备对于其他设备的干扰就非常低。

  5、定位精确。冲激脉冲具有很高的定位精度,采用超宽带无线电通信,可在室内和地下进行精确定位,而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内。与GPS 提供绝对地理位置不同,超短脉冲定位器可以给出相对位置,其定位精度可达厘米级。

  6、抗干扰能力强。UWB 扩频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。UWB的占空比一般为0。01~0。001,具有比其他扩频系统高得多的处理增益,抗干扰能力强。一般来说,UWE 抗干扰处理增益在50dB 以上。

  7、低成本和低功耗。UMB无线通信系统接收机没有本振、功放、锁相环(PLL)、压控(VC0)、混频器等,因而结构简单,设备成本将很低。由于UWB信号无需载波,而是使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0.20~1.5ns 之间,有很低的占空因数,所以它只需要很低的电源功率。一般UWB 系统只需要50~70mW的电源,是技 术的十分之一。尽管如此,UJWB 在技术上面临一定的挑战,还有诸多技术的问题有待研究解决, 比如需要更好地理解UWB 传播信道的特点,建立信道模型,解诀多径传播; 需要进一步研究高速脉冲信号的生成、处理等技术; 研究新的调制技术,进一步降低收发结构的复杂度等。

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  uwb技术主要应用于哪些方面及作用

  由于UWB具有强大的数据传输速率优势,同时受发射功率的限制,在短距离范围内提供高速无线数据传输将是UWB的重要应用领域,如当前WLAN和WPAN的各种应用。总的说来,UWB主要分为军用和民用两个方面。

  uwb军事应用:

  (1)军事通信

  军事通信的要求呈现出大容量、低截获(L/D)、高速率的特征,UWB可以满足这些需求。

  (2)军事雷达与导航

  UWB技术可以实现雷达、定位、通信三种功能相结合的产品,特别适合雷达高检测分辩率和小型化的要求,便于安装在小型飞机和移动战车上。另外,UWB技术在穿墙/地成像探测雷达、警戒雷达、高精度定位导航系统等领域有着广泛的应用价值,这些技术有的在美军中已处于实战配备前的阶段。

  uwb民用:

  UWB在无线个域网、高速数据传输等方面市场广阔,前景诱人。其应用发展趋势将主要集中在以下几个方面。

  (1)无线个人空间网络(WPAN)

  也被称作家庭网络,是UWB的主要发展方向之一。如今,家庭电子消费产品层出不穷,随着网络技术的发展,人们希望将家庭娱乐系统与Internet连到一起,可以在任何地方使用。因此,将Adhoc网络技术、IEEE1394接口标准与UWB传输技术相结合,把家庭娱乐设备、通信设备、计算机连接在一起构成家庭多媒体网络,非常有发展前景。

  (2)无线Adhoc网络

  UWB本身固有的优点可以显著提高无线Adhoc网络的性能,扩展它的应用范围。UWB抗多径干扰的鲁棒性解决了困扰无线Adhoc网络多年的难题;UWB的低发射功率使得基于UWB的无线Adhoc网络可与现有网络共

  存,节省宝贵的频谱资源,提高了数据速率,从而使得大规模网络的应用成为可能。

  (3)无线USB(WUSB)

  WUSB技术是基于超宽带无线通信技术的全新通信标准,它通过USB接口和最先进的无线通信技术扩展了设备之间的连通性。在继承传统有线USB2.0标准所具有的较高传输速率优势的同时,充分利用UWB传输技术的灵活性和极高的自由度,能在3m的距离内实现480Mbit/s的等效带宽,兼顾了安全性、可靠性、降低功耗等特性。

  (4)智能无线局域网

  智能无线局域网的基本要求是提供一个低成本、低功耗的智能传输网,UWB系统可以方便地应用于无线局域网,如智能交通系统中,提供高性能、低成本的解决方案。

  (5)车藏叠达系统

  基于超宽带技术的传感系统可提高传统近距离移动传感器的分辩率,依靠超宽带的高质量准确性和区分目标的功能。智能碰撞避免和巡航控制系统时代已为时不远了。

  (6)室外对等网

  这种网络主要是用在室外满足掌上电脑(PDA)的数据交换、数字报亭报刊文摘的快速下载、音像制品的租售等,这些实用价值构成了UWB应用的一个巨大潜在市场。

  当然UWB还在医疗、服务等领域有着诸多的应用,它的最终目标是与其他异类网络无缝共存、协同工作,实现随时随地的通信。

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  uwb技术发展的策略与方向

  虽然国内存在巨大的超宽带市场发展空间。但由于标准的争论,预计真正的超宽带市场将经过较长的一段时间才能逐渐形成并壮大。这正是我们的机遇,我国UWB研究的策略应遵循以下几点。

  (1)尽快制定民用UWB无线通信使用频谱的规定,促进UWB技术在民用领域的发展。

  (2)国内的相关研究机构和企业应该联合起来进行UWB的研发,尽量避免重复的投入。这样才有可能缩小与国际最先进水平的差距。

  (3)在研究中,应该着重开发具有自主知识产权的技术,不应简单地重复别人的工作。

  (4)在研究的基础上,应该围绕我们掌握的知识产权,结合国际上UWB技术标准,进行我国UWB技术标准的制定,为UWB的产业化铺平道路。

  (5)在UWB的发展方向方面,我们应针对调制载波和基带窄脉冲方式这两类方案的特点,对它们分别进行研究、开发,并将它们应用到适当的领域。

  在信息技术飞速发展的今天,UWB必定会以其高速、安全、低成本等诸多优点,吸引越来越多研究者的注意,发展潜力及市场空间不可估量。必须承认国内对于UWB的研究多处在测试仿真和学习阶段,缺乏原创性的核心技术,这对我国这样一个消费大国来说是很不利的,因此我们必须花大力气在这些高新技术研究上,提高国家科技竞争实力。着眼于未来,UWB芯片将是使用量极大的常用芯片,必将广泛应用于计算机、消费电子和移动终端等便携设备。完全靠进口是不可想象的。因此,我国应该及早参考和借鉴国外研究成果。制订适合我国国情的标准法规,最终实现自主研发、本土生产。

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