超宽带技术—UWB分解ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,超宽带技术,UWB,超宽带技术UWB,1,UWB简介,UWB的发展,UWB,技术特点,UWB与其他近距离无线技术比较,UWB系统方案,UWB的应用,UWB的前景,U W B,2,UWB简介U W B2,UWB,简介,UWB(Ultra Wideband)超宽带是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的技术，也称做脉冲无线电(Impulse Radio)、时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。,UWB简介 UWB(Ultra Wid,3,Ultra-Wideband,UWB,定义,1990年美国军方首次提出“超宽带”这一概念，并规定在-20dB处的绝对带宽大于1.SGHz或相对带宽大于25%的任何信号均称之为超宽带信号。2002年，FCC对美国军方的定义作了修改，,规定信号-10dB绝对带宽大于0.5GHz或相对带宽大于、等于20%，就称之为超宽带信号。这个定义使得超宽带信号不再局限于脉冲发射.,Ultra-Wideband,UWB定义规定信号-10d,4,UWB,的发展,UWB（超宽带）概念在1960年就被提出,1973年，第一个UWB系统的专利被授予,从其出现到20世纪90年代之前，UWB技术 主要用于军事上的雷达系统,1993年，R.A.Scholtz在军事 通信会议上发表论证IR进行 调时/调位多址技术的论文，开辟了将IR（脉冲无线电）作 为无线通信载体的新途径,随着微电子器件的高速发展，UWB技术开始应用于民用领 域，并在国际上掀起了研究和 应用的热潮，并被认为是下一 代无线通信的革命性技术,UWB的发展UWB（超宽带）概念在1960年就被提出,5,UWB,技术特点,（1）抗干扰性能强,UWB采用跳时扩频信号，系统具有 较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。因此，与IEEE80211a、IEEE80211b和蓝牙相比，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。,（2）传输速率高,UWB的数据速率可以达到几十Mbits到几百Mbits，有望高于蓝牙100倍，也可以高于IEEE80211a和IEEE80211b。,UWB技术特点（1）抗干扰性能强,6,UWB,技术特点,（3）带宽极宽,UWB使用的带宽在1GHz以上，高达几个GHz。超宽带系统容量大，并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。这在频率资源日益紧张的今天，开辟了一种新的时域无线电资源。,（4）消耗电能小,通常情况下，无线通信系统在通信时需要连续发射载波，因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波，只是发出瞬间脉冲电波，也就是直接按0和1发送出去，并且在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能小。,UWB技术特点（3）带宽极宽,7,UWB,技术特点,（5）保密性好,UWB保密性表现在两方面：,一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；,另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。,（6）发送功率非常小,UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，,UWB技术特点（5）保密性好,8,UWB,技术特点,（7）定位精确,冲激脉冲具有很高的定位精确，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内；与GPS 提供绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级，此外，超宽带无线电定位器更为便宜。,UWB技术特点（7）定位精确,9,UWB,技术特点,（8）工程简单造价便宜,在工程实现上，UWB比其它无线技术要简单得多，可全数字化实现。它只需要以一种数学方式产生脉冲，并对脉冲产生调制，而这些电路都可以被集成到一个芯片上，设备的成本将很低。,UWB技术特点（8）工程简单造价便宜,10,UWB,蓝牙,802.11a HomeRF,的,区别,UWB 蓝牙 802.11a HomeRF,速率(bps),=1G 1M 54M 12M,距离(m),10 10 10100 50,功率(毫瓦),=1,应用范围,探距离 家庭或 电脑和 电脑、电话,多媒体 办公室 Internet网关 及移动设备,UWB 蓝牙 802.11a HomeRF的区别,11,UWB系统方案,一、,MB-OFDM,方案,二、,DS-UWB,方案,UWB系统方案 一、MB-OFDM方案二、DS-UWB方案,12,MB-OFDM,方案,将频谱划分为多个宽度为528 MHz的子频带,3频带方案：3168,4752 MHz,7频带方案：3168,4752 MHz 和 6072,8184 MHz,后续方案还可利用更高频率的子频带,时频交织（,TFI）,OFDM符号在不同的时间调制不同中心频率的载波，从而在不同子频带传输,不同的时频序列可以用来区分不同的Piconet,优点,采用,OFDM技术，能够简单、有效地收集多径能量,采用OFDM技术，频谱利用效率高，频谱使用灵活,技术较成熟，便于CMOS 实现,MB-OFDM方案将频谱划分为多个宽度为528 MHz的子,13,MB-OFDM,方案发送端原理图,MB-OFDM,方案,MB-OFDM方案发送端原理图 MB-OFDM方案,14,DS-UWB,方案,频谱的使用,将可用频谱分为高、低两个频段，信号调制在两个频段之一传输，两个频段也可同时或合并使用,两个频段之间为,U-NII,频段，为避免干扰，没有使用,最多支持8个,Piconet,同时工作,FDM,（高、低频段）,CDM,（不同扩频码集合）,每个,Piconet,内，采用,TDMA,方式共享信道，与,IEEE 802.15.3 MAC,层协议兼容,DS-UWB,信号频谱,DS-UWB方案频谱的使用最多支持8个Piconet同时工作,15,DS-UWB,方案,DS-UWB,方案发送端原理图,三进制扩频码，码长为24,M进制双正交键控（M-BOK）,平方根升余弦（RRC）脉冲,DS-UWB方案DS-UWB方案发送端原理图三进制扩频码，码,16,UWB,应用,军用方面,（1）UWB 雷达,（2）UWB L PI/D 无线内通系统(预警机、舰船等),（3）战术手持和网络的PL I/D 电台,（4）警戒雷达,（5）UAV/UGV 数据链,（6）探测地雷,（7）检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体,UWB应用军用方面,17,UWB,应用,民用方面,（1）地质勘探及可穿透障碍物的传感器(imaging system),（2）汽车防冲撞传感器等(vehicle radar system),（3）家电设备及便携设备之间的无线数据通信(communication and measurementssystem),（4）,家庭数字娱乐中心,UWB应用民用方面,18,UWB,应用,无线通信系统方面,（1）LAN和PAN,（2）短距离无线（WSN）,UWB应用无线通信系统方面,19,UWB,发展,前景,与蓝牙、802111b、802115 等无线通信相比，UWB 可以提供更快、更远、更宽的传输速率，越来越多的研究者投入到UWB 领域，有的单纯开发UWB技术，有的开发UWB应有，有的兼而有之。相信UWB技术，不仅为低端用户所喜爱，且在一些高端技术领域，在军事需求和商业市场的推动下，UWB 技术将会进一步发展和成熟起来。,UWB发展前景 与蓝牙、802111b、,20,Thank,you!,Thank you!,21,