导言
个人局域网（PAN）是近几年在短距离（家庭与小型作业室）无线通讯技能范畴提出来的新概念。PAN 的中心思维是用新的无线传输技能替代传统的有线传输技能 ，完成个人信息终端的智能化互连 ，组成个人化的作业或许家用信息网络。现在已完成的 PAN 技能首要有 ： 超宽带 （ Ultra – Wideband ，UWB） 、 蓝牙 （Bluetoot h）、 IrDA （ In f rared Data Ass oc iati on） 以及HomeRF 等。 其间超宽带具有功能高、 功耗低的长处 ，这使得超宽带成为个人局域网 （ PAN） 研讨范畴中最赋有竞争力的技能之一。
1 超宽带无线传输体系
超宽带无线技能可缩写为 “UWB”。超宽带技能是一种运用 1 GH z 以上带宽的最先进的无线通讯技能。 因为频带十分宽 ，所以尽管是无线通讯 ， 其通讯速度仍能够到达几百Mbps 以上。超宽带的特色在于不运用载波 ，而是选用冲激脉冲（超短脉冲）。超宽带发射机端的脉冲电波是直接依照0或1发送的 ，因为只在需求时发送脉冲电波 ，因而大大减少了耗电量 ，可把电路的功耗降低到几十毫瓦。 因而与惯例的无线电比较 ，超宽带具有频带宽、 平均功率低、抗截获功能好、穿透才能强、成本低以及优秀的抗多径效应才能。
1. 1 超宽带 （ UW B） 的信号模型
超宽带 （ UW B）技能指具有很高带宽比（射频带宽与其间心频率之比）的无线电技能。 超宽带发射信号的分数带宽（带宽与中心频率之比）大于 25 %。 完成超宽带通讯的首要使命是发生超宽带信号。 超宽带从本质上讲仍是发射和接纳高频电磁脉冲的技能 ，可运用不同的方法来发生和接纳这些信号以及对传输信息进行编码 ，这些脉冲能够独自发射或成组发射，并可依据脉冲幅度、相位和脉冲方位对信息进行编码。 信号模型有 ：脉冲方位调制 （ PPM） 、 脉冲幅度调制 （ PAM）、UWB-CDMA。 在超宽带通讯中 ， 一般选用PPM对信号进行调制 ，扩频方法选用跳时（TH）扩频。PPM信号模型如公式 （ 1）所示 ：
其间W（t）是发送的单周期脉冲 ，
满意代表多用户体系中第 k 个用户 ，tf为脉冲重复周期，wd［ ］tf，d是信息序列 ，δ标明由信息序列操控的发射脉冲时延 ， 每Ns个单周期脉冲波形传送一个二进制符号，d 标明传送的二进制“0” 和“1”序列 ，“［ ］”标明取整运算，tc是由PN码操控的发射脉冲时延
标明了所发射的冲激脉冲串中第j个脉冲的起点， 
为第k用户PN码的第j个码元 ，最大值为 NmaxC（k）j ，PN码周期为 Np 。
1. 2 超宽带技能的发射接纳结构
经过上文对信号模型的剖析可知 ，研讨超宽带技能实质上是以占空比很低的冲激脉冲作为信息载体的无载波扩谱技能。典型的超宽带无线电直接发射冲激脉冲串 ，不再具有传统的中频和射频的概念 ，此刻发射的信号能够当作基带信号也可当作射频信号。冲激脉冲一般选用单周期高斯脉冲 ，一个信息比特可映射为数百个这样的脉冲。 单周期脉冲的宽度在纳秒级 ，具有很宽的频谱。PPM 和 PAM 是超宽带技能的首要调制方法 ，其多址方法为脉冲方位多址 （ PPMA） ，由跳时PN 码和信息比特一起操控冲激脉冲的发射时刻。 超宽带通讯体系有其特有的体系结构 ，图1所示的是选用 PPM 调制的超宽带体系框图。 发射端对输入的二进制数据流进行PPM调制后发射 ; 接纳机选用相关接纳 ，输入脉冲经过脉冲相关器 ，然后进行脉冲序列积分 ，最终检测判定。
2 个人局域网中的超宽带技能
2. 1 未来无线个人局域网
近年在短距离 （家庭与小型作业室） 无线通讯技能范畴提出了个人局域网的概念。 无线个人局域网 （ WPAN） 指的是能在便携式电器和通讯设备之间进行短距离特别衔接 （ad hocconnectivity）的网。WPAN 的掩盖规模一般在10m半径以内 ，需求高速率无线网络的支撑和服务。 高速率WPAN首要是针对未来的多媒体运用 ，它在便携式电器和通讯设备之间树立无线衔接 ，是比WLAN 掩盖规模更小、数据速率更高、有必定Qos确保、运用更灵敏的一种网络 ，在未来的第四代移动通讯中也将占有一席之地。
为了给高速率WPAN拟定规范，IEEE专门成立了一个802.15.3 高速率WPAN使命组。802.15.3物理层作业在2.4GHz和 2.4835 GHz之间的不需许可证频段。 数据速率可达 11Mbit/s ～55Mbit/s ，合适高清晰度视像和高保真度声响的配送。 802.15.3 媒体接入操控 （ MAC） 层规范是依据支撑特别网、 供给多媒体Qos和支撑功率办理来规划的。 与无线局域网比较 ，802.15.3 高速率WPAN技能具有特别合适便携式顾客电器和通讯设备及其运用的特色。表1给出了IEEE 802.15.3 高速率WPAN规范。
2. 2 用于个人局域网的超宽带技能的特色
超宽带技能能充沛按捺多路径式微的影响、 完成室内高质量近距离无线通讯、 发送功率很小、 简直不对其它宽带传输带来影响 ，这些使得超宽带技能成为完成个人局域网的很多技能中有极大开展优势的技能。 如图 2 为依据超宽带技能的个人局域网示例 ，其间的超宽带体系具有如下特色 ：
2. 2. 1 频谱宽、功耗低
相关于窄带收发信机及完成短距离通讯的蓝牙收发信机而言 ，超宽带不需求发生正弦载波信号 ，能够直接发射受跳时伪随机码（PN码） 和信息比特操控的冲激脉冲序列 ，因而具有很宽的频谱和很低的平均功率 ，有利于与其他体系共存 ，进步频谱利用率。
2. 2. 2 荫蔽性好、 安全系数高
因为超宽带信号选用了跳时扩频 ，其射频带宽可达1GH z以上 ，且发射功率频谱密度极低 ，信号荫蔽在环境噪声和其它信息号中 ，用传统的收发机无法分辩和接纳 ，有必要选用与发射端共同的扩频码脉冲序列才能对很多类似于噪声的发射信息进行解调 ，由此增加了超宽带通讯体系的安全性。
2. 2. 3 多径分辩才能强
超宽带信号波形的无载波状况导致即便在脉冲堆叠时也只要很少的式微。 为了到达103的误比特率 ，在加性高斯噪声信道下所需求的信噪比约为 13. 5d B ，而依据实测信道数据进行预算 ，在室内多径环境下 ，为了到达相同的功能 ，只需约15dB的信噪比。
2. 2. 4 超宽带信号极大的带宽带来极大的体系容量。
2. 2. 5 处理增益高
由以上特色可知超宽带技能最适用于拥堵的室内环境运用 ，并不太合适室外运用。 超宽带技能对高速、 短/ 中距离无线家庭网络用的下一代物理层 （ PHY ） 芯片是很抱负的 ，有人猜测 ，超宽带可用作待定的 Blueto ot h2. 0 版别的物理层 ，也是IEEE 802. 15.3 的下一代物理层的杰出候选者。
图 2 依据超宽带技能的 PAN 示意图
2. 3 个人局域网中超宽带技能的研讨方向
2. 3. 1 影响超宽带运用的一个十分实践的问题便是搅扰
直到现在为止 ，超宽带运用十分宽的带宽来收发无线电信号 ，而实践上并不存在如此宽的闲暇频带 ，总要呈现与现有无线技能所运用的频带彼此堆叠的部分 ，特别是规划到航空、军事、 安全、 地理等范畴。 超宽带的很多运用可能对GPS等其他窄带无线通讯方法构成搅扰 ，有关部门对 400MHz～6000MH z 作业的 UW B 的搅扰进行的实验标明 ，在有条件情况下 ，3. 1 GH z～5. 65 GH z 的某些频段能够运用。 而固定卫星服务 （ 3.7GH z ～4.2GH z ） 、 微波着陆服务（ 5.03 GH z ～5.091 GH z）和多普勒气候雷达（ 5.6GHz～5.65GHz） 等还存在一些问题需求处理。 现在超宽带只能得到有限的运用 ，超宽带体系关于窄带体系的严峻潜在搅扰仍在进一步研讨之中。
2.3.2 当时研讨超宽带在未来 WPAN 中运用的要点之一是Ad hoc
Ad hoc 是一种有特别用处的对等式网络 ，它运用无线通讯技能 ，网络中直接通讯规模内的节点互为路由器 ，经过相邻点转发完成Adhoc内部主机之间和内部主机与外部主机之间的通讯。超宽带的特色使其有期望成为一种小空间内灵敏和特别合适的传输计划 ：
榜首 ，超宽带可在密布多径环境的室内供给高速数据速率 ，这正是未来的无线体系所需求的 ;
第二 ，超宽带的处理数据速率和功耗方面具有较高的灵敏性 ，能依据传输参数和环境的不同而匹配最佳的数据速率。就无线终端设备而言 ，因为无需载波 ，接纳机的结构将十分简略。 超宽带设备也将比传统无线技能的终端设备廉价 ;
第三 ，超宽带尽管要求在发射 — 接纳之间同步 ， 但即便在网络中不同链路之间异步的情况下也能作业，因而关于Ad hoc ，因为无固定网络设施而使全网终端之间的同步高度杂乱 ，超宽带也十分适用。
2 .3 .3 媒体访问操控（MAC）层的合理规划也是研讨要点
高速数据在无线信道中传达简单发生分组丢掉 、 突发丢失 、 分组时延等问题 。一起，因为无线信道随时刻、地址而变 ，从而为在用户移动的情况下仍能坚持相同的 Qos 事务增加了难度。要处理这些问题都需求对MAC层进行合理规划 。UWB 体系的 MAC 层规划包含操控信道接入、Qos确保和安全性等 。
3 结束语
个人局域网对容量的要求不断进步 ，而且要求对现有通讯体系不形成影响 ，超宽带脉冲无线电体系正好满意了这一要求 ， UWB 通讯是一项很有开展潜力的高速无线接入技能 。信任跟着对UWB研讨的日益深化 ，超宽带无线电技能将愈加完善 、愈加有效地服务于人们的日子 。
