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UWB的八项关键技术分析一

UWB技术和普通的陆地移动通信不一样,有其明显的特殊性,主要表现在八项关键技术上,包括
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、频谱控制及其信号波形方法

UWB通信系统的两大本质特点,即宽频带及低功率谱密度,均与UWB波形特性直接相关。通过对信道建模,研究信道的特性,需要设计出满足频谱规划组织(FCC)规定的频谱特性或抑制窄带干扰的特殊波形,使发送信号适合高速无线信道传播,尽量抑制带外辐射,减小符号间干扰,同时提高频谱利用率。随着各国(地区)UWB辐射掩蔽模板的研究深入,UWB功率谱限制也在根据新情况新研究成果不断修改,UWB信号波形设计也要随之调整,以规避某些敏感频点。目前各国对UWB的国内的频点都有一定的规范出台了。

2UWB传输信道建模

超宽带信道传输机理目前在研究中楚,也是研究的热点与难点,UWB极宽的频带将引入多径和群时延问题,不同频率范围内的信号衰减差别也很大。因此,在路径损耗方面要考虑环境、信号类型、所占频带等因素,在多径特性方面要考虑多径分量的数量、多径延迟分布、多径幅度分布、空间变化等在频谱特性上要考虑调制、中心频率、通信距离等影响,同时还要研究UWB信号对各种材料的穿透能力、衰减情况等。此外,如果信号脉冲间的间隔不足够大,多径散射也将导致符号间干扰,因此需要研究UWB信道多径散射特性以确定脉冲间最小距离,降低符号间干扰。

3、超宽带天线设计

UWB天线设计需要考虑两点。一是UWB定位终端的小型化移动性要求,UWB天线要求尺寸小,便于封装。另一个UWB天线与窄带天线不同点是UWB天线要求更大的信号带宽及更严格的线性要求。这是因为占有极大带宽的UWB信号在频域上的失真同样会导致时域波形的失真,而这将影响信号的接收,或增加误码率,或增加接收机复杂度。设计UWB天线需要理解天线的时域特性,而以往基于正弦电磁波,正弦信号谐振以及傅氏变换的频域分析等天线设计理论已经不能满足超宽带无线系统的需求,需要更新的方法研究窄脉冲辐射,比如使用时域电磁学。

4UWB组网

超宽带网络因其物理层特性而与其他网络不同,特别是媒体接入控制子层(MAC和网络层中的动态路由算法。超宽带网络的MAC协议,必须适应超宽带系统的技术特点和应用环境,兼顾能耗、安全性、兼容性等因素可以充分利用超宽带的精确定位信息对整个网络进行规划,以提高系统吞吐量。目前针对UWB网络的MAC协议,有三种方案:

一是使用IEEE802.15.3协议,

二改进的IEEE802.15.3协议

三是开发全新的Media接入控制协议。