什么是超宽带技术

UWB系统的关键技术

UWB的名称来源于可在非常宽的带宽，即超宽带的带宽上传输信号。所谓超宽带的带宽，按美国联邦通信委员会(FCC)的定义，即是：比中心频率高25%或者是大于1.5 GHz的带宽。举个例子来说，对于一个中心频率在4 GHz的信号将跨越从3.5 GHz(或更低)至4.5GHz(或更高)的范围才能称得上是一个UWB信号。UWB无线系统的关键技术主要包括：产生脉冲信号串(发送源)的方法，脉冲串的调制方法，适用于UWB有效的天线设计方法及接收机的设计方法等。

1 UWB脉冲信号的产生

从本质上讲，产生极短脉冲宽度(ns级)的信号源是研究UWB技术基本的前提条件，例如单个无载波窄脉冲信号，有两个突出的特点：一是激励信号的波形为具有陡峭前沿的单个短脉冲二是激励信号包括很宽的频谱，从直流(DC)到微波波段。目前产生脉冲源的方法有两类：

(1)光电方法，基本原理是利用光导开关导通瞬间的陡峭上升沿获得脉冲信号。由于作为激发源的激光脉冲信号可以有很陡的前沿，所以得到的脉冲宽度可达到ps(10-12)量级。另外，由于光导开关是采用集成方法制成的，可以获得很好的一致性，因此是最有发展前景的一种方法。

(2)电子方法，基本原理是对半导体PN结反向加电，使其达到雪崩状态，并在导通的瞬间，取陡峭的上升沿作为脉冲信号。这种方案目前应用得最广泛，缺点是：由于采用电脉冲信号作为触发，其前沿较宽，触发精度受到限制，特别是在要求精确控制脉冲发生时间的场合，达不到控制的精度。另外，由于受晶体管耐压特性的限制，这种方法一般只能产生几十伏到上百伏的脉冲，当然，脉冲宽度还可以达1 ns以下。典型的UWB脉冲信号时域波形和频域波形。

冲激脉冲通常采用高斯单周期脉冲，宽度在ns级，具有很宽的频谱。实际通信中使用的是一长串的脉冲，由于时域中的信号有重复周期性，将会造成频谱离散化，对传统无线电设备和信号产生干扰，需要通过适当的信号调整来降低这种干扰的影响。

超宽带技术利用纳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，并且时间分辨率较高。传统的定位技术是根据无线正弦信号的飞行时间或者信号强弱来判别物体位置，但是易受多径或外界环境的影响，定位出的位置与实际位置存在误差，波动较大，定位精度不高。

EHIGH恒高超宽带精确定位系统采用了宽带窄脉冲通讯技术（时间分辨率极高，使定位误差减小）、多源数据融合（有效提升定位系统的抗干扰能力）以及时间序列信号处理技术（在强多径复杂环境中，提取出首达路径信号），因此可以实现对定位目标的精准定位。

传输速率可达10 Gbps。

1）一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。

2）二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。

3）三类线：在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE--T。

4）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和 10BASE-T/100BASE-T。

5）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。

6）超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR)和信噪比（Structural Return Loss)、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线的最大传输速率为250Mbps。

7）六类线：该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。

8）超六类线：超六类线是六类线的改进版，同样是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆，主要应用于千兆位网络中。在传输频率方面与六类线一样，也是200～250 MHz，最大传输速度也可达到1 000 Mbps，只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。

9）七类线：该线是ISO 7类/F级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500 MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10 Gbps。

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