摘 要：本文首先介绍了超宽带（uwb）技术的定义及其频谱规划情况，分析了uwb的调制与多址技术，然后介绍了目前ieee 802.15.3 sg3a建议使用的uwb路径损耗模型及多径信道模型，最后展望了uwb技术的应用前景及目前发展状况与需要进一步研究的问题。

    引言

    超宽带技术不同于其它无线通信技术，它具有隐蔽性好、抗多径和窄带干扰能力强、传输速率高、系统容量大、穿透能力强、低功耗、系统复杂度低等一系列优点，而且可以重复利用频谱，解决频谱拥挤不堪的问题。

    超宽带的概念

    uwb的定义

    超宽带的定义经历了以下几个阶段：

    1989年前，超宽带信号主要是通过发射极短脉冲获得，这种技术广泛用于雷达领域并使用脉冲无线电这个术语，属于无载波技术。

    1989年美国国防部（darpa）首次使用超宽带这个术语，并规定若一个信号在 20db处的绝对带宽大于1.5ghz或分数带宽大于25％，则这个信号就是超宽带信号。

    2002年fcc颁布了uwb的频谱规划，并规定只要一个信号在 10db处的绝对带宽大于0.5ghz或分数带宽大于20％，则这个信号就是超宽带信号。这个定义使得超宽带信号不再局限于脉冲发射，分数带宽定义为：

    其中，f_{h}、f_{l}分别为系统的高端和低端频点。一般超宽带脉冲无线电使用分数带宽定义，可知，一个信号是否是uwb信号取决于中心频率。若信号a与信号b带宽相同，但a的中心频率远高于b的中心频率，则a的分数带宽很小，a不属于uwb信号。

    uwb的频谱规划

    fcc关于uwb系统的频谱模板

    根据fcc的规定，uwb 在无需授权机制下允许的通信频谱范围为3.1～10.6 ghz，并在这一频率范围内，带宽为1mhz的辐射体在三米距离处产生的场强不得超过500 v/m，相当于功率谱密度为75nw/mhz，即 41.3dbm/mhz。fcc 规定的uwb频谱范围和谱密度限制分为室内、室外两个标准。

    其他国家的频谱模板

    为了更有效的进行频谱管理，各国的频谱管理机构提出了一些新的频谱管理思路。新加坡于2003年2月底宣布启动“超宽带计划”， 积极发展uwb技术，并且为了进行测试提出了一套新的模板。日本则正在讨论uwb走向实用应解决哪些课题，并于2004年3月24日发布了中期草案报告，并提出两个模板修正提议。这些模板基本上都是基于fcc标准提出的，在部分频段上与fcc标准完全一致。

    uwb的调制与多址技术

    无载波方案（脉冲无线电方案）

    早期的uwb 系统是通过发送一串时间上不重叠的纳秒级脉冲来传输数据的，不像传统通信系统使用正弦波把信号调制到载频上，所以又称为基带无载波系统。

    th-uwb

    th-uwb是指由实现多址的pn码来决定脉冲的发射时刻，属于伪随机跳时多址方式。数据调制则可采用pam或ppm。

    th-pam

    这种方式中，发送的数据采用pam调制，脉冲的发送时刻受伪随机序列控制。c_{j}^{(k)}为第k个用户pn码的第j个码元，其取值范围为{0,n_{h} -1}，伪码周期为n_{p}。则第k个用户的信号波形为：

    其中d_{j}是信息序列， t_{f}是脉冲重复周期，[ ]表示取整符号，上标k为用户索引，t_{c}表示跳时序列所控制的脉冲时延，数据符号周期t_{s}=n_{s}t_{f}。一个数据符号在持续时间上发射n_{s}个脉冲，当n_{s}＝1时，则一个符号只发射一个脉冲。

    th-ppm

    跳时脉冲位置调制th ppm的信号波形为：

    th-ppm仍然是用n_{s}个单周期脉冲传送一个二进制信息符号，脉冲的发送时刻由跳时序列与待传送的数据信息共同控制。

    ds-uwb

    这种方式中，发送的数据经伪随机序列扩频后再用bpsk调制，其信号波形为：

    这种情况下码片持续时间t_{c}等于帧持续时间t_{f}，其中有关符号说明同th-pam模型。

    在th-uwb中信道资源是由时间与pn码组成，多址方式既可以是tdma，也可以是cdma；而ds-uwb的信道资源仅是pn码，其多址方式是cdma。

    基于载波的uwb

    单载波ds-cdma

    在单载波ds-cdma 方案中，经过ds-cdma 扩频之后的信号再对载