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UWB的八项关键技术分析二

5、低成本低功耗UWB芯片

由于UWB系统具有极大的带宽,为了满足抽样定理,需要非常高速的ADC(模数转换)DSP(数字信号处理)芯片,而目前使用比较广泛的低成本ADC般带宽都相对较小(小于1GHz),无法满足UWB的要求。而使用高性能的ADCDSP芯片可以实现系统功能,但也同时提高了系统复杂度及成本,不利于UWB的大面积推广。国外厂商的DW1000芯片能达到这个效果,但是使用起来也还比较复杂。

6、适合UWB的调制技术

UWB信号的频谱宽且功率受限,接收端信噪比很低,因此高效率的编码和调制方式一直是研究的热点,不同的调制方式导致不同的系统通信性能。目前可应用于UWB系统中的基本调制方式有脉冲位置调制(PPM)、相位调制(BPSK)、脉冲幅度调制(PAM)、开关键控调制(OOK),多电平双正交键控(MBOK)差分调制(DM)等。UWB调制方案需要根据UWB技术和应用上的特点,在系统复杂度及通信性能两方面达到符合实际应用要求的折衷。为了实现稳定的可靠的更高速的UWB通信系统,需要在调制方案上进一步突破。

7、高效同步技术

由于UWB使用极短脉冲及非常低的功率,时间捕获与同步一直以来都是个难点同步问题直接关系到精度的高低,,UWB收发信机都对同步的要求很高,为了达到准确同步,一般要花费很长的时间,不能满足实时性要求。寻找更有效的捕获算法以减小同步时间非常关键,其中的一个方案是采用多个相关器构成相关器组,将搜索区间分割为若干区域分别分配相关器进行并行搜索,可以使总搜索时间降低到5-10μs的范围内,优于非线性搜索。

8、电磁干扰研究

                                             UWB定位技术频谱分布图

如图所示,UWB的频谱非常宽,与许多现有相对窄带通信系统的频谱相重,因此电磁干扰问题严重,如果解决不好将导致现存系统无法工作或UWB自身无法工作。一方面,UWB对其他相对窄带的系统来讲是一种宽带干扰,相当于提高了窄带系统的背景噪声。对这个问题的研究又分为两个方面:

  • 研究UWB发射功率控制模板,限制发射脉冲,规避敏感频段,而后利用波形设计,天线设计等手段保证UWB信号满足这一要求。
  • 在给定UWB功率控制模板下,研究UWB设备的空间分布密度,研究设备间最小距离与受干扰窄带系统性能衰减之间的关系。但是这个方案显然对室外定位的需求是相悖的,国家的规定UWB的发射功率是-41db,为了达到更远的距离,显然是要提升功率的,但是这会导致干扰。另一方面UWB系统也可能受到来自其他系统的强窄带干扰。为了有效地抑制这些窄带干扰,可以采用自适应的干扰抑制方案,这也是目前有待解决的问题。