1、引言

超宽带（UWB，Ultra-WideBand）是指系统带宽（10dB带宽）与系统中心频率之比大于20%或者系统带宽大于500MHz的通信系统[1]。这种新颖的无线技术与传统的无线技术有着本质的不同，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

2、超宽带技术的主要特点

（1）UWB的系统结构实现比较简单，设备集成更为简化。

（2）高速的数据传输。UWB以非常宽的频率来换取高速的数据传输，在10m范围内传输速率可达500Mbit/s，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。

（3）低功耗，绝对的绿色环保产品。UWB发射功率严格小于0.56mW，功耗只相当于蜂窝手机的千分之一，不会影响人体的健康，并且可以大大延长电池的使用寿命。

（4）隐蔽性好、抗干扰能力强，安全性高。UWB系统的发射功率谱密度非常低，多数情况下其功率谱密度低于自然的电子噪声，从电子噪声中将脉冲信号检测出来非常困难，被截获概率小，安全性能高。

（5）多径分辨能力强。超带宽无线电发射的是持续时间极短的单脉冲且占空比较低，很容易分离出多径分量以充分利用发射信号的能量[2]。

（6）穿透能力强，定位精确。超带宽无线电的带宽很宽，具有很强的穿透树叶和障碍物的能力，可在室内和地下进行精确定位，定位精度可达厘米级。

3、超宽带的应用综述

UWB的用途主要可分为军事和民用两个方面。UWB技术原本是为军事目的而开发，但巨大的民用市场使得UWB被批准对民用开放后迅速成为民用通信的研究热点[3]。

3.1　军事应用

1.军事通信

军事通信的要求呈现出大容量、低截获（LPI/D）、高速率的特征，UWB可以满足这些需求。

2.军事雷达与导航

UWB技术可以实现雷达、定位、通信三种功能相结合的产品，特别适合雷达高检测分辩率和小型化的要求，便于安装在小型飞机和移动战车上。另外，UWB技术在穿墙（地）成像探测雷达、警戒雷达、高精度定位导航系统等领域有着广泛的应用价值，这些技术有的在美军中已处于实战配备前的阶段。

3.2　民用

UWB在无线个域网、高速数据传输等方面市场广阔，前景诱人。其应用发展趋势将主要集中在以下几个方面。

1.无线个人空间网络（WPAN）

也被称作家庭网络，是UWB的主要发展方向之一。如今，家庭电子消费产品层出不穷，随着网络技术的发展，人们希望将家庭娱乐系统与Internet连到一起，可以在任何地方使用。因此，将Ad hoc网络技术、IEEE 1394接口标准与UWB传输技术相结合，把家庭娱乐设备、通信设备、计算机连接在一起构成家庭多媒体网络，非常有发展前景[4]。

2.无线Ad hoc网络

UWB本身固有的优点可以显著提高无线Ad hoc网络的性能，扩展它的应用范围。UWB抗多径干扰的鲁棒性解决了困扰无线Ad hoc网络多年的难题；UWB的低发射功率使得基于UWB的无线Ad hoc网络可与现有网络共存，节省宝贵的频谱资源，提高了数据速率，从而使得大规模传感器网络的应用成为可能。

3.无线USB（WUSB）

WUSB技术是基于超宽带无线通信技术的全新通信标准，它通过USB接口和最先进的无线通信技术扩展了设备之间的连通性。在继承传统有线USB2.0标准所具有的较高传输速率优势的同时，充分利用UWB传输技术的灵活性和极高的自由度，能在3m的距离内实现480Mbit/s的等效带宽。兼顾了安全性、可靠性、降低功耗等特性[5]。

4.智能无线局域网

智能无线局域网的基本要求是提供一个低成本、低功耗的智能传输网，UWB系统可以方便地应用于无线局域网如智能交通系统中，提供高性能、低成本的解决方案。

5.车载雷达系统

基于超宽带技术的传感系统可提高传统近距离移动传感器的分辩率。依靠超宽带的高质量准确性和区分目标的功能，智能碰撞避免和巡航控制系统时代已为时不远了。

6.室外对等网

这种网络主要是用在室外满足掌上电脑（PDA）的数据交换、数字报亭报刊文摘的快速下载、音像制品的租售等。这些实用价值构成了UWB应用的一个巨大潜在市场。

当然UWB还在医疗、服务等领域有着诸多的应用，它的最终目标是与其他异类网络无缝共存、协同工作，实现随时随地的通信。

4、超宽带的应用前景及分析

市场是新技术被广泛接受的最直接也是最终动力。超宽带技术要想得到长远的发展，必须对未来市场做出合理的判断，确定目标客户的数量和类型并进行细分，使业务不断增值。由于UWB技术在无线通信方面的创新性和利益性，使得它在商业多媒体设备和个人网络特别是信息家电方面具有很大的市场潜力。

具体到我国而言，有着强大的超宽带市场空间。主要体现在以下三个方面：

（1）随着消费电子产品的需求剧增，超宽带能更好地满足人们对数据传输提出的更高要求。如今，人们生活水平不断提高，手机、MP3、数码相机、笔记本电脑等时尚类产品已经日益成为生活中不可或缺的部分。超宽带技术的高速数据传输和低功耗正是其“杀手锏”，将使未来家庭电子产品消费者的生活更加健康、简便和快捷。

（2）计算机网络、无线和消费电子产品正走向融合，为超宽带的生存发展提供了契机。一方面，随着家庭电脑的普及、无线技术的不断完善与发展以及互联网使用成本的降低，越来越多的家庭将会选择安装无线网络；另一方面，数字技术促进了消费产品与通信、计算机技术和网络的融合，使我们在任何时间、任何地点都可以得到节目内容和服务。超宽带技术是一个很好的选择，我们有理由相信高速UWB WPAN完全可以满足未来家庭无线通信的需求——“数字家庭”[6]。

（3）我国对超宽带技术的充分关注，为UWB技术在我国的发展和应用注入了新的动力。目前，国内众多高校和科研机构正在致力于超宽带技术的研究，他们从国外研究成果中汲取经验，促进我国在UWB技术方面的全面发展，同时对我国在该研究领域拥有自主知识产权和相关产品，建立新的经济增长点，具有重大意义。也必将有效的培育UWB技术在国内市场的拓展，促进其从科研走向应用的实际进程。

5、超宽带技术发展的策略与方向

虽然国内存在巨大的超宽带市场发展空间，但由于标准的争论，预计真正的超宽带市场将经过较长的一段时间才能逐渐形成并壮大。这正是我们的机遇，我国UWB研究的策略应遵循以下几点。

（1）尽快制定民用UWB无线通信使用频谱的规定，促进UWB技术在民用领域的发展。

（2）国内的相关研究机构和企业应该联合起来进行UWB的研发，尽量避免重复的投入，这样才有可能缩小与国际最先进水平的差距。

（3）在研究中，应该着重开发具有自主知识产权的技术，不应简单地重复别人的工作。

（4）在研究的基础上，应该围绕我们掌握的知识产权，结合国际上UWB技术标准，进行我国UWB技术标准的制定，为UWB的产业化铺平道路。

（5）在UWB的发展方向方面，我们应针对调制载波和基带窄脉冲方式这两类方案的特点，对它们分别进行研究、开发，并将它们应用到适当的领域。

值得一提的是，我们不应仅仅把对超宽带的研究局限在通信领域，还应在医学、车载系统等方向拓展其发展潜力。

虽然我们对于超宽带技术的研究起步晚，且学术实力有待提高，但我们相信：只要能充分的利用信号处理的最新成果，并加强超宽带技术及其市场的研究，必将有助于推动我国短程高速无线接入技术与产业的发展。