超宽带无线电UWB无线技术频谱管理及应用
2009-04-09
作者：陶洪波
现代意义上的超宽带无线电UWB出现于20世纪60年代，其基本原理是由冲击脉冲信号在频域产
生宽带信号而加以利用，但其应用一直限于军事中雷达定位、测距等用途。随着无线电技术的广泛应用，目前世界各国的频谱资源使用均已处于饱和状态，无线电频谱资源作为不可再生资源，如何提高其频谱利用率
就成为了当前需要考虑的问题。
超宽带无线电（UWB）主要技术特征
超宽带无线(UWB)具有隐蔽性好、处理增益高、多径分辨能力强、传输速率高、系统容量大、穿透能力强、多功能一体化、低功耗、频谱复用等主要特征。
超宽带无线电（UWB）基本定义：通常定义带宽在500MHz以上或带宽超过中心频率的20%以上的信号称为UWB信号。现在被业界广泛接受的一个UWB设备定义是：小数带宽大于0.2或者发射信号带宽至少是500MHz。
小数带宽（fractional bandwidth）的定义如下：
其中，
是-10dB发射点（高端)；
是-10dB发射点（低端)；
是中心频率。
国际上主要发达国家和地区及我国对UWB频谱的规划情况
美国FCC关于UWB设备发射功率的要求
FCC在Part 15 中关于UWB设备的规定分为室内标准和室外标准两种，如图1所示。
FCC规定模板发射功率也是出于其频谱规划角度考虑：
（1）在3.1GHz~10.6GHz频段上FCC对发射场强的功率限制为：测量带宽1MHz时，距离3m处场强最大为500uV/m，即-41.3dBm。
（2） 频段1.6GHz~3.1GHz频段上存在IMT2000、PHS、WLAN等民用无线通信系统，相应地对发射功率的限制更严格。
（3）为了尽量减小与GPS使用的1.5GHz频带的干扰，与这一频带的放射噪音的规定值“FCC Part15”(-41.3dBm）相比，Fcc将输出功率限制得更加严格。
欧盟关于UWB设备发射功率的要求
欧洲国家的研究、试验主要是ITU的小组进行，标准由ETSI起草，ETSI标准制定的基本思路为根据不同的应用及频率范围制定不同的测试标准。ETSI于2004年针对不同的应用起草了相应的技术报告。关于UWB的ETSI测试规范最终于2008年上半年正式颁布并公布了相应的RTIE指令，对2.2GHz~8.5GHz的UWB应用的无线电频谱发射特性进行了限制。如图2.
相比较美国FCC而言，ETSI标准对超宽带应用的无线频谱发射限值做了更为严格的要求，以防止其对其他现存的无线电业务造成干扰。
我国制定UWB发射频谱模板需要考虑的因素
我国的UWB无线电发射频谱模板尚未制定完成，对于UWB系统的发射频谱限制模板的确定取决于两个方面：
（1）依据我国频谱规划的实际情况，考虑与我国现存无线电业务应用的电磁兼容，要论证相关频带内与现有无线电业务的电磁兼容，不得对公众通信如GSM、CDMA、IMT2000（含TD-SCDMA）、PHS（小灵通）、S-CDMA、WLAN、卫星声音广播及航空无线电导航、射电天文等业务产生的有害干扰。
（2）尽可能地与世界各国制订的频谱管理相应标准相一致，减少超宽带无线电UWB在我国应用的技术成本、生产成本与管理成本。
总的来说，超宽带技术有独特的优点，其高速无线传输和精确定位能力是其他无线系统难以超越的。而对于其他无线通信系统的电磁干扰是可以通过一定的限制而避免的。
UWB的应用前景
如今随着数字视频技术的发展，家庭影院、数字化视频光盘播放器、数字电视、宽带因特网接入等电子产品的消费迅速增长，这带来了对高吞吐量、可靠的短距离数据链路及无线电频谱资源前所未有的需求。对消费类产品来说，可携带、经济以及省电是新一代产品的最重要的特性。正是由于超宽带无线特性迎合此类需求，超宽带无线通信是最有潜力解决所有上述问题的技术。UWB未来主要定位于家用类设备和终端间的无线连接，短距离宽带传输，应用前景非常广泛。