关于UWB技术的发展历史与挑战

1、UWB技术的发展历史

1）源于军用技术

超宽带（UWB，Ultra Wide Band）技术并不是一件新生事物，它已经有几十年的历史了，但是过去它仅仅应用在军事雷达和定位设备中。2002年2月14日，这项无线技术首次获得了美国联邦通信委员会（FCC）的批准用于民用通信，正式将3.1G~10.6GHz频带向作为室内通信用途的UWB开放，从而引起了世界各国的广泛关注。

2）开放于民用及条件

FCC准许UWB技术进入民用领域的条件是“在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz（功率为1mW/MHz）的条件下，可将3.1GHz~10.6Ghz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信”。自1998年起，FCC对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，FCC仍开放了UWB技术在短距离无线通信领域的应用许可，这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。

3）基于两项技术

在UWB技术的竞争发展中出现了下列两个提议：

第一个提议为多频带OFDM联盟MBOA（MultiBand OFDM Alliance，MBOA）提出的。MBOA由包括多数世界上最大的半导体、消费电子产品和计算机制造商在内的40个供应商组成的联盟。MBOA的提议将UWB频带分为最少三个波段，使用OFDM在这三个频段内部产生无数的窄通道和通道之间的“跃距”。按照MBOA的共同创立者之一、UWB新兴企业Staccato通讯公司的市场副总裁Mark Bowles的说法，如果将频带分解为500MHz的块，将会简化无线电的结构并可以使用CMOS技术。OFDM据称在捕获无线电能量方面极有效率，特别是当能量在不同的表面反射并异相进入接收天线引起干涉时特别有效。

第二个提议被称作直接排序（Direct Sequencing，DS），是基于Motorola获得的Xtreme Spectrum所创建的技术。这种方式使用被称为直接序列扩展频谱的技术，可以使很多传输共享相同的频率范围。这使很多小批量（被称为piconets）的UWB设备互相连接更为容易。支持者认为比起MBOA的提议，这种方式将会对现有的许可频带内的用户造成更少的干扰。

2、UWB技术面临的6项挑战

虽然现代UWB技术已经发展了几十年，但仍然还面临很多挑战，这些挑战包括：

1）前向纠错编码的设计、低复杂度的信道补偿算法、快速捕获和同步方法、容量分析；

2）高速脉冲收发电路的设计与实现，如高精度的匹配滤波、超宽带天线、板上微控制器噪声的处理等；

3）多址方案的设计，如TH-CDMA、DS-CDMA或CSMA等；

4）信道建摸，需要更好的理解传播信道的特点；

5）多径衰落的处理，需要考虑RAKE接收机实现的复杂性；

6）新的调制技术，如M-PAM ；

随着这些技术的发展，UWB 将可能成为新一代WLAN和WPAN的技术基础，从而实现超高速宽带无线接入，为用户提供诸如视频分发和视频会议这类需要很高QoS的服务。