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uwb技術應用于哪些方面?uwb技術特點總結

2019-11-20 10:38:41來源:太平洋安防網已被 1 人閱讀

內容摘要:UWB概述  UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,UWB又名超寬帶。利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。有人稱它
 

UWB概述

  UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,UWB又名超寬帶。利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。有人稱它為無線電領域的一次革命性進展,認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術。一開始是使用脈沖無線電技術,此技術可追溯至19世紀。后來由Intel等大公司提出了應用了UWB的MB-OFDM技術方案,由于兩種方案的截然不同,而且各自都有強大的陣營支持,制定UWB標準的802.15.3a工作組沒能在兩者中決出最終的標準方案,于是將其交由市場解決。

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  uwb技術特點

  1、系統容量大。香農公式給出C=Blog2 (1+S/N)可以看出,帶寬增加使信道容量的提高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應,這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。超寬帶無線電系統用戶數量大大高于3G 系統。

  2、高速的數據傳輸。UWE 系統使用上吉赫茲的超寬頻帶,根據香農信道容量公式,即使把發送信號功率密度控制得很低,也可以實現高的信息速率。一般情況下,其最大數據傳輸速度可以達到幾百兆比特每秒到吉比特每秒。

  3、多徑分辨能力強。UWE 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發射信號的能量。實驗表明,對常規無線電信號多徑衰落深達10~30dB 的多徑環境,UMB 信號的衰落最多不到5dB。

  4、隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UMB設備對于其他設備的干擾就非常低。

  5、定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,可在室內和地下進行精確定位,而GPS 定位系統只能工作在GPS 定位衛星的可視范圍之內。與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置,其定位精度可達厘米級。

  6、抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發送每個比特所用的脈沖數。UWB的占空比一般為0.01~0.001,具有比其他擴頻系統高得多的處理增益,抗干擾能力強。一般來說,UWE 抗干擾處理增益在50dB 以上。

  7、低成本和低功耗。UMB無線通信系統接收機沒有本振、功放、鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VC0)、混頻器等,因而結構簡單,設備成本將很低。由于UWB信號無需載波,而是使用間歇的脈沖來發送數據,脈沖持續時間很短,一般在0.20~1.5ns 之間,有很低的占空因數,所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統只需要50~70mW的電源,是藍牙技 術的十分之一。盡管如此,UJWB 在技術上面臨一定的挑戰,還有諸多技術的問題有待研究解決, 比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點,建立信道模型,解訣多徑傳播; 需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術; 研究新的調制技術,進一步降低收發結構的復雜度等。

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  uwb技術主要應用于哪些方面及作用

  由于UWB具有強大的數據傳輸速率優勢,同時受發射功率的限制,在短距離范圍內提供高速無線數據傳輸將是UWB的重要應用領域,如當前WLAN和WPAN的各種應用。總的說來,UWB主要分為軍用和民用兩個方面。

  uwb軍事應用:

  (1)軍事通信

  軍事通信的要求呈現出大容量、低截獲(LPI/D)、高速率的特征,UWB可以滿足這些需求。

  (2)軍事雷達與導航

  UWB技術可以實現雷達、定位、通信三種功能相結合的產品,特別適合雷達高檢測分辯率和小型化的要求,便于安裝在小型飛機和移動戰車上。另外,UWB技術在穿墻/地成像探測雷達、警戒雷達、高精度定位導航系統等領域有著廣泛的應用價值,這些技術有的在美軍中已處于實戰配備前的階段。

  uwb民用:

  UWB在無線個域網、高速數據傳輸等方面市場廣闊,前景誘人。其應用發展趨勢將主要集中在以下幾個方面。

  (1)無線個人空間網絡(WPAN)

  也被稱作家庭網絡,是UWB的主要發展方向之一。如今,家庭電子消費產品層出不窮,隨著網絡技術的發展,人們希望將家庭娛樂系統與Internet連到一起,可以在任何地方使用。因此,將Adhoc網絡技術、IEEE1394接口標準與UWB傳輸技術相結合,把家庭娛樂設備、通信設備、計算機連接在一起構成家庭多媒體網絡,非常有發展前景。

  (2)無線Adhoc網絡

  UWB本身固有的優點可以顯著提高無線Adhoc網絡的性能,擴展它的應用范圍。UWB抗多徑干擾的魯棒性解決了困擾無線Adhoc網絡多年的難題;UWB的低發射功率使得基于UWB的無線Adhoc網絡可與現有網絡共

  存,節省寶貴的頻譜資源,提高了數據速率,從而使得大規模傳感器網絡的應用成為可能。

  (3)無線USB(WUSB)

  WUSB技術是基于超寬帶無線通信技術的全新通信標準,它通過USB接口和最先進的無線通信技術擴展了設備之間的連通性。在繼承傳統有線USB2.0標準所具有的較高傳輸速率優勢的同時,充分利用UWB傳輸技術的靈活性和極高的自由度,能在3m的距離內實現480Mbit/s的等效帶寬,兼顧了安全性、可靠性、降低功耗等特性。

  (4)智能無線局域網

  智能無線局域網的基本要求是提供一個低成本、低功耗的智能傳輸網,UWB系統可以方便地應用于無線局域網,如智能交通系統中,提供高性能、低成本的解決方案。

  (5)車藏疊達系統

  基于超寬帶技術的傳感系統可提高傳統近距離移動傳感器的分辯率,依靠超寬帶的高質量準確性和區分目標的功能。智能碰撞避免和巡航控制系統時代已為時不遠了。

  (6)室外對等網

  這種網絡主要是用在室外滿足掌上電腦(PDA)的數據交換、數字報亭報刊文摘的快速下載、音像制品的租售等,這些實用價值構成了UWB應用的一個巨大潛在市場。

  當然UWB還在醫療、服務等領域有著諸多的應用,它的最終目標是與其他異類網絡無縫共存、協同工作,實現隨時隨地的通信。

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  uwb技術發展的策略與方向

  雖然國內存在巨大的超寬帶市場發展空間。但由于標準的爭論,預計真正的超寬帶市場將經過較長的一段時間才能逐漸形成并壯大。這正是我們的機遇,我國UWB研究的策略應遵循以下幾點。

  (1)盡快制定民用UWB無線通信使用頻譜的規定,促進UWB技術在民用領域的發展。

  (2)國內的相關研究機構和企業應該聯合起來進行UWB的研發,盡量避免重復的投入。這樣才有可能縮小與國際最先進水平的差距。

  (3)在研究中,應該著重開發具有自主知識產權的技術,不應簡單地重復別人的工作。

  (4)在研究的基礎上,應該圍繞我們掌握的知識產權,結合國際上UWB技術標準,進行我國UWB技術標準的制定,為UWB的產業化鋪平道路。

  (5)在UWB的發展方向方面,我們應針對調制載波和基帶窄脈沖方式這兩類方案的特點,對它們分別進行研究、開發,并將它們應用到適當的領域。

  在信息技術飛速發展的今天,UWB必定會以其高速、安全、低成本等諸多優點,吸引越來越多研究者的注意,發展潛力及市場空間不可估量。必須承認國內對于UWB的研究多處在測試仿真和學習階段,缺乏原創性的核心技術,這對我國這樣一個消費大國來說是很不利的,因此我們必須花大力氣在這些高新技術研究上,提高國家科技競爭實力。著眼于未來,UWB芯片將是使用量極大的常用芯片,必將廣泛應用于計算機、消費電子和移動終端等便攜設備。完全靠進口是不可想象的。因此,我國應該及早參考和借鑒國外研究成果。制訂適合我國國情的標準法規,最終實現自主研發、本土生產。

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