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超寬帶無線通信系統(tǒng)及若干關鍵技術管窺

[ 通信界 | 于慶　張鈞凱　唐光遠 | www.k-94.cn | 2019/11/18 11:24:19 ]

　　摘要：本文從超寬帶無線通信系統(tǒng)入手，對趄?qū)拵�、無限通信系統(tǒng)的含義進行解讀，對其中的若干關鍵技術進行研究。超寬帶技術是源于美國的新型通信技術，由于其具備其他通信技術難以比擬的優(yōu)點，而獲得長足的發(fā)展。

　　1.超寬帶無線通信技術的含義

　　隨著我國信息技術的迅速發(fā)展，國家業(yè)已形成初步的信息通訊系統(tǒng)，此舉為超寬帶無限通信技術的發(fā)展奠定了雄厚的物質(zhì)和技術基礎。網(wǎng)絡架構的形成使得終端設備連接在一起形成一個完整的系統(tǒng)成為可能。

　　1.1超寬帶系統(tǒng)的含義

　　如前所述，超寬帶技術的研究興起于西方國家，因而，在超寬帶無限通信領域最具權威的機構莫屬美國聯(lián)邦委員會。對超寬帶無線通信技術進行研究，首先應該明晰其內(nèi)涵和特征。根據(jù)該機構給出的定義，超寬帶是與傳統(tǒng)寬帶相對應的一種寬帶技術，其特殊之處表現(xiàn)在其絕對帶寬大于500MHz，或者從另一個角度進行衡量，其信號的-10db相對超過1/5。

　　1.2超寬帶系統(tǒng)的特征

　�、倥c傳統(tǒng)寬帶技術相比，超快帶技術具有廣泛的應用領域以及樂觀的發(fā)展前景。超寬帶可與多媒體技術融合應用于商業(yè)，與信息系統(tǒng)相連接用于交通領域，與家庭網(wǎng)絡想結合服務家庭生活。②它還可以與無線傳感器想融合，用于定位捕捉動態(tài)信息。除此之外，超寬帶技術可以節(jié)約成本、降低能耗、高速完成傳輸任務。

　　隨著社會的發(fā)展，人口增長與資源開發(fā)之間的關系越發(fā)微妙，資源面臨枯竭的危險，與此相對應，資源的減少帶來的是邊際成本的迅速提高。就無限通信技術所依賴的頻譜資源而言_，頻譜的范圍是極其寶貴而有限的，但使用無線頻譜的機構或者領域是非常廣泛的，無論是國防領域，還是雷達探測，還是民用通信，均離不開頻譜資源。解決頻譜資源短缺的方式有兩種：①科學合理地分配無限頻譜資源、提高無線頻譜資源的利用效率；②開發(fā)新的替代資源。其中，超寬帶無線通信系統(tǒng)即是嘗試通過提高無線頻譜資源的利用效率的方式，應對無限頻譜資源稀缺的困境。

　　綜上所迷，超寬帶無線通信系統(tǒng)具有廣闊的應用空間，在短距離傳輸信號以及無線通信方面具有其他技術難以超越的性能，因而被業(yè)界人士所重視。

　　2.無限通信系統(tǒng)的關鍵技術

　　無線通信技術是一個復雜而完整的系統(tǒng)，它是一個涉及多個子系統(tǒng)，由多個環(huán)節(jié)鏈接而成的整體。就目前而言，未來無線通信系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)有廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和個域網(wǎng)等。從研究的角度出發(fā)，可以將超寬帶無線通信技術拆分成以下幾個模塊，分別是脈沖波優(yōu)化、認知分析和架構設計、自適應脈沖波形。

　　2.1脈沖波形

　　超寬帶無線通信技術最早應用于國防系統(tǒng)，其中，最關鍵的技術在于沖擊無線電。以前，連續(xù)不斷的波形是傳輸系統(tǒng)的核心，而超寬帶無線通信技術采取短時脈沖波形完成輸出過程，甚至，脈沖信號貫穿信號傳輸?shù)娜^程。

　　美國聯(lián)邦委員會在研究的過程中經(jīng)歷了一次重要的改革，它重新對超寬帶進行了定義，對頻譜資源進行了再次分配。但這一改革也帶來了許多負面作用，雖然超寬帶無線通信信號形成的波形主要有四種：高斯脈沖波形、瑞利脈沖、拉普拉斯脈沖以及三次方脈沖，但脈沖資源仍然能受到嚴重的影響。脈沖幅度調(diào)制是一種利用控制脈沖大小的方式，實現(xiàn)信息運輸目的的新型手段。不同使用者對系統(tǒng)功能的要求不完全一致，為最大程度上滿足大多數(shù)客戶的需求，超寬帶無線通信技術可通過脈沖幅度調(diào)制技術來實現(xiàn)這一目的。

　　2.2信號檢測技術

　　美國聯(lián)邦委員會對無線通信技術細化了一系列的規(guī)定，其中，信號的頻譜和功率是最為明顯的兩大方面。頻帶的拓寬以及功率密度的降低提高了接受系統(tǒng)的標準。能否科學而準確接收信號取決于接收系統(tǒng)的優(yōu)劣。信號在傳輸?shù)倪^程中，受到多種因素的影響，容易發(fā)生變更，尤其是在多徑能量小、數(shù)目大的情況下，保持信號持續(xù)不變傳輸?shù)碾y度大大增加。

　　2.3兼容與并存問題

　　與傳統(tǒng)技術不同，超寬帶無線通信技術改造了頻譜的寬度和脈沖的強度，它在短時間內(nèi)利用寬度較窄的脈沖在較寬的頻譜中傳輸信號。如何實現(xiàn)未來通信技術與現(xiàn)有系統(tǒng)的融合以及如何增強信號抵御各種外界干擾因素影響的能力是目前研究的重點。

　　3.結語

　　我國信息技術的迅速發(fā)展以及信息通訊系統(tǒng)的完善，為超寬帶無限通信技術的發(fā)展奠定了雄厚的物質(zhì)和技術基礎。超寬帶無限通信系統(tǒng)是發(fā)展最為迅速、前景最為樂觀的一種技術、它也是一個涉及多個子系統(tǒng)和由多個環(huán)節(jié)鏈接而成的整體。因其具有廣闊的應用空間以及其他技術難以超越的性能，因而被業(yè)界人士所重視。為促進超寬帶無線通信技術的進一步發(fā)展，有必要對該系統(tǒng)的關鍵技術進行深入的剖析和解讀。

1作者：于慶　張鈞凱　唐光遠　來源：通信界　編輯：顧北

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