摘要超宽带（UWB：Ultra-wideband）通讯技能功能优秀，具有宽广的运用远景，越来越遭到人们的注重。UWB通讯体系的信号在频域上规模极宽，FCC分配给UWB民用通讯的频段是3.1～10.6GHz，与无线局域网（WLAN：wirelessLAN）体系（IEEE802.11a）同享了5.15～5.825GHz的频段。为使UWB技能得到广泛的运用，完成UWB通讯体系与其他现有通讯体系的兼容是首要的。在已有模型的根底上，挑选信噪比、数据率、搅扰值作为点评体系功能的参数，仿真剖析了UWB通讯体系对WLAN体系的搅扰，为UWB通讯体系的规划供给了必定的参阅。
前语
超宽带（UWB：Ultra-wideband）通讯技能是近来无线通讯的新热门，它功能优秀，具有宽广的运用远景。可是，UWB通讯体系的开展有必要以与其他体系有杰出的兼容性为条件。在UWB通讯体系的规划中，有必要一起考虑到电磁兼容的问题。假使疏忽了这一点，而使UWB通讯体系对其他体系形成极大的搅扰，影响了其他体系的正常运用，那么，必然会使UWB体系的开展遭到很大的约束和阻止。所以，UWB通讯体系与其他体系的兼容性问题是整个UWB通讯体系规划中一个重要的环节。
首要研讨UWB体系与WLAN体系之间的兼容性，在已树立的兼容性模型的根底上，对体系的功能参数进行仿真，并运用这些参数目标，对WLAN体系与UWB通讯体系的兼容性做出一些猜测。
1、UWB体系概述
与常见的通讯方法运用接连的载波不同，UWB选用极短的脉冲信号来传送信息，一般每个脉冲继续的时刻只要几十皮秒到几纳秒的时刻，最大数据传输速率能够到达几百Mbit/s。在高速通讯的一起，UWB设备的发射功率却很小，关于一般的非UWB接纳机来说近似于噪声。依照FCC的规则，从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为民用UWB所用。FCC关于UWB设备发射功率的约束分为室内规范和室外两种规范，如图1所示。
图1 FCC关于UWB设备发射功率的约束
UWB技能具有体系结构易完成、传输速率高、低功耗、抗多径搅扰、安全保密性好等长处，有很好的运用远景。可是因为UWB体系信号脉冲极窄，其在频域上规模极宽。常常与其他体系同享频段。并且，UWB体系是一种未授权的运用，在频谱上得不到维护。要想使UWB技能得到广泛的运用，完成UWB通讯体系与其他现有通讯体系的兼容是非常重要的，即UWB通讯体系的存在不会对其他现有通讯体系形成明显的搅扰，不会使其他现有通讯体系的功能急剧下降。
2、UWB通讯体系与WLAN体系间共存剖析
2.1体系共存模型
UWB体系信号频域规模极宽，它与WLAN体系（IEEE802.11a）在5.15～5.825GHz频段上是同享的。本文研讨UWB体系与WLAN体系间共存正是依据这样的体系模型：以WLAN体系设备为中心，在以rmin为半径的规模内，不存在UWB体系设备，在以Rr为半径的规模以外，接纳机接纳到的WLAN信号能够疏忽。rmin是UWB通讯设备到WLAN接纳机的最小间隔；Rr是无UWB信号搅扰下WLAN接纳机最大的接纳规模。
2.2仿真数学模型
本文的仿真依据文献[4]中的数学模型。
WLAN接纳机接纳到的UWB体系设备总的搅扰功率可表明为：
（1）
其间
（2）
kagg为调集因子，归纳了环境的影响；PUWB为一个UWB体系用户的发射功率；P为UWB用户的单位密度；λ为中心频率对应的波长；I(rmin,do)是一个传达衰减要素，它由二射线模型得出，决定于rmin、dmin两个参数，rmin是UWB通讯设备到WLAN接纳机的最小间隔；dmin表明拐点。
2.2.1无UWB信号的WLAN体系的信噪比数学模型
在没有UWB信号搅扰的情况下，WLAN体系的信噪比表明为：
（3）
其间，PT是在接入点得到的发射功率。
2.2.2存在UWB信号搅扰的信噪比数学模型
UWB技能选用短脉冲信号来传送信息，一般每个脉冲继续的时刻只要几十皮秒到几纳秒的时刻。这些脉冲所占用的带宽乃至高达几GHz，而其设备的发射功率却很小。因而，关于一般的非UWB接纳机来说近似于噪声。接纳机接纳到的总噪声，它由以下几部分组成：
N=No+NF+LIMP（4）
No是热噪声；NL是接纳机噪声；LIMP是接纳机数字在处理过程中引进的噪声。
在UWB-WLAN共存的模型中，WLAN体系接纳到的信号信噪比用dBm来表明为：
（5）
PT是在接入点得到的发射功率；Const是途径损耗，它是间隔的函数。
图2形象地表明了WLAN体系接纳端信号的信噪比SNRmin
图2 WLAN体系接纳端信号的信噪比SNRmin
3、仿真成果与剖析
3.1无UWB信号搅扰的情况下，WLAN体系功能仿真
为了研讨UWB体系对WLAN体系形成的搅扰，这儿首要对没有UWB体系的情况下，WLAN体系的功能参数做了仿真。仿真成果如图3所示。
图3 最小信噪比与间隔的联系
图3给出了无UWB体系信号的情况下，WLAN体系接纳信号的信噪比与WLAN接纳机最大接纳规模之间的改变规则。依据IEEE的规则，WLAN体系信噪比低于5dBm将视为不行接纳，由此能够得到WLAN接纳机最大接纳规模，表明为Range。从图3中能够看出，当WLAN接纳机最大的接纳规模从0.1m增加到60m时，WLAN体系接纳到的信噪比从60 dBm下降到2.7706 dBm。可见，跟着接纳规模的增大，接纳到的信噪比不断减小，体系的功能下降。依据IEEE802.11a规范所示，WLAN体系的最小信噪比为5 dBm。到接纳到的信号信噪比低于5 dBm时，WLAN接纳机将不能正常作业。依据图3所示的数据，WLAN体系的最大接纳规模是52.8802 m。
3.3UWB信号搅扰下，WLAN体系功能仿真
下面是存在UWB体系搅扰时，WLAN体系的功能参数的仿真。仿真成果如图4所示。
图4 kagg取0.04，0.2，0.5三个不同值时，信噪比与间隔的联系
图4给出了调集因子kagg取值分别为0.04，0.2，0.5时，WLAN体系接纳信号的信噪比随WLAN接纳机的接纳规模的改变规则。从图中能够看出，跟着接纳规模的增大，接纳到的信噪比不断减小，体系的功能下降。当存在UWB通讯体系搅扰时，其对WLAN体系接纳到的信号信噪比的影响有时到了非常严峻的境地。例如，当kagg=0.5，Rmin分取1m，2m时，当接纳规模为30m时，有UWB通讯体系搅扰的WLAN体系接纳信噪比比不存在UWB通讯体系搅扰时减少了5 dBm，4 dBm，下降份额为33%，27%。这个影响是WLAN体系不能承受的。可是，当最小间隔取5 m，10 m时，当接纳规模为30 m时，有UWB通讯体系搅扰的WLAN体系接纳信噪比比不存在UWB通讯体系搅扰时只减少了2 dBm，0.5 dBm，下降份额为13%，3%，这个影响是能够被WLAN体系承受的。
由上述的仿真成果及剖析能够看出：
（1）无UWB信号的情况下，当规模超越52m左右时，WLAN体系将不能正常作业。
（2）当存在UWB通讯体系搅扰时，WLAN体系功能将遭到不同程度的影响。
（3）当存在较近间隔的UWB通讯体系搅扰时，其对WLAN体系接纳到的信号信噪比的影响有时到了非常严峻的境地。
（4）跟着调集因子的增大，WLAN体系功能衰减剧烈，调集因子较大时，WLAN体系遭到来自UWB的搅扰将使二者的兼容性难以完成。
4、结束语
UWB是一种高速而又低功耗的数据通讯方法，具有对信道式微不灵敏、发射信号功率谱密度低、有低截获才能、体系复杂度低、能供给数厘米的定位精度等长处，有着很好的运用远景。可是因为UWB体系在频域上规模极宽，简单对其他体系形成搅扰。要想使UWB技能得到广泛的运用，完成UWB通讯体系与其他现有通讯体系的兼容是非常重要的，尤其是与WLAN这样的具有市场潜力的已广泛运用的老练技能。
本文在一个UWB和WLAN通讯体系间的兼容性模型的根底上，对WLAN通讯体系的功能参数给出仿真和剖析，为下一步体系电磁兼容规划打好根底。
参阅文献
1JohnG.Proakis[美]，《数字通讯（第三版）》，电子工业出版社，1988.
2RayHorak[美].《通讯体系与网络》.我国水利水电出版社，2003.
3赵静.超宽带脉冲信号对窄带通讯体系的搅扰剖析，体系仿真学报，Vol.16No.12Dec.2004.
