關于UWB技術的發展歷史與挑戰

1、UWB技術的發展歷史

1）源于軍用技術

超寬帶（UWB，Ultra Wide Band）技術并不是一件新生事物，它已經有幾十年的歷史了，但是過去它僅僅應用在軍事雷達和定位設備中。2002年2月14日，這項無線技術首次獲得了美國聯邦通信委員會（FCC）的批準用于民用通信，正式將3.1G~10.6GHz頻帶向作為室內通信用途的UWB開放，從而引起了世界各國的廣泛關注。

2）開放于民用及條件

FCC準許UWB技術進入民用領域的條件是“在發送功率低于美國放射噪音規定值-41.3dBm/MHz（功率為1mW/MHz）的條件下，可將3.1GHz~10.6Ghz的頻帶用于對地下和隔墻之物進行掃描的成像系統、汽車防撞雷達以及在家電終端和便攜式終端間進行測距和無線數據通信”。自1998年起，FCC對超寬帶無線設備對原有窄帶無線通信系統的干擾及其相互共容的問題開始廣泛征求業界意見，在有美國軍方和航空界等眾多不同意見的情況下，FCC仍開放了UWB技術在短距離無線通信領域的應用許可，這充分說明此項技術所具有的廣闊應用前景和巨大的市場誘惑力。

3）基于兩項技術

在UWB技術的競爭發展中出現了下列兩個提議：

第一個提議為多頻帶OFDM聯盟MBOA（MultiBand OFDM Alliance，MBOA）提出的。MBOA由包括多數世界上最大的半導體、消費電子產品和計算機制造商在內的40個供應商組成的聯盟。MBOA的提議將UWB頻帶分為最少三個波段，使用OFDM在這三個頻段內部產生無數的窄通道和通道之間的“躍距”。按照MBOA的共同創立者之一、UWB新興企業Staccato通訊公司的市場副總裁Mark Bowles的說法，如果將頻帶分解為500MHz的塊，將會簡化無線電的結構并可以使用CMOS技術。OFDM據稱在捕獲無線電能量方面極有效率，特別是當能量在不同的表面反射并異相進入接收天線引起干涉時特別有效。

第二個提議被稱作直接排序（Direct Sequencing，DS），是基于Motorola獲得的Xtreme Spectrum所創建的技術。這種方式使用被稱為直接序列擴展頻譜的技術，可以使很多傳輸共享相同的頻率范圍。這使很多小批量（被稱為piconets）的UWB設備互相連接更為容易。支持者認為比起MBOA的提議，這種方式將會對現有的許可頻帶內的用戶造成更少的干擾。

2、UWB技術面臨的6項挑戰

雖然現代UWB技術已經發展了幾十年，但仍然還面臨很多挑戰，這些挑戰包括：

1）前向糾錯編碼的設計、低復雜度的信道補償算法、快速捕獲和同步方法、容量分析；

2）高速脈沖收發電路的設計與實現，如高精度的匹配濾波、超寬帶天線、板上微控制器噪聲的處理等；

3）多址方案的設計，如TH-CDMA、DS-CDMA或CSMA等；

4）信道建摸，需要更好的理解傳播信道的特點；

5）多徑衰落的處理，需要考慮RAKE接收機實現的復雜性；

6）新的調制技術，如M-PAM ；

隨著這些技術的發展，UWB 將可能成為新一代WLAN和WPAN的技術基礎，從而實現超高速寬帶無線接入，為用戶提供諸如視頻分發和視頻會議這類需要很高QoS的服務。