超宽带互联技能(UWB)具有极高的带宽，能够广泛运用于无线局域网、家庭网络衔接、短距离雷达等运用中，该技能可用的调制办法包含直接序列扩频、啁啾调制、时刻调制和子频段办法。这些办法各具优缺陷，本文对这些办法进行比较，并剖析了该技能的运用远景和趋势。
超宽带(UWB)技能的开展进程与扩频无线电技能类似，在曩昔多年内一向被视为军用技能，而现在将在各种民用产品中得到广泛的运用。依据美国联邦通讯委员会(FCC)的最新界说，中心频率大于2.5GHz的UWB体系至少需求500MHz、-10dB的带宽，中心频率在2.5GHz以下的UWB体系则需求至少20%的带宽比(fractional bandwidth)。相比之下，传统的无线电体系只需求缺乏1%的带宽比(带宽比=2(fh-fl)/(fh+fl)，其间fh为最高频率，fl为最低频率，选用这种核算办法无需知道详细的中心频率)。
UWB最早呈现于60年代，其时首要研讨受时域脉冲响应操控的微波网络的瞬态动作。经过Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研讨，UWB技能在70年代取得了重要的开展，其间大都会集在雷达体系运用中，包含探地雷达体系。到80年代后期，该技能开端被称为“无载波”无线电，或脉冲无线电。美国国防部在1989年初次运用了“超带宽”这一术语， 而到现在UWB理论和技能现已开展了近30年。在UWB的开展进程中，其间有两项发展十分重要：其一是UWB体系能够与其它运用更高频谱密度的通讯体系共存而不发生任何搅扰；其次是FCC于2002年2月14日发布的02-48号陈述及规矩，该规矩界说了不同类UWB设备的发射约束。该规矩出台后，UWB设备当即取得了广泛的商场时机，业界关于往后的UWB规范产品也表示出稠密的爱好。
因为UWB设备品种繁复，它们可用于多种场合，包含无线局域网(WLAN)、个人局域网(PAN)、短距离雷达(包含用于轿车、防碰体系、智能高速公路及液位感应的传感器)、探地雷达和用于医疗监测的人体区域网(body area network)等。本文首要叙述UWB在局域网和无线PAN/LAN中的互联运用。
因为FCC对UWB进行了必定约束，UWB开始的运用首要会集在无线PAN上，传输距离约为10米，数据速率为110Mbps到480Mbps。这种高速率可轻易地完结客厅内各种数字文娱设备间的联网，如DVD、卫星/有线电视机顶盒、电视机及盘绕音响。此外，它还可完结数码相机、扫描仪、打印机、摄像机及MP3播放机等设备与电脑之间的无线衔接，从而为选用USB2.0或IEEE 1394有线衔接的设备供给了另一种互联办法，乃至能够替代这些有线衔接。此外，还能够经过UWB对多个房间内的设备进行互联。可是，因为UWB的传输功率较低，信号处理可能会有些困难，其频率规模为3~10GHz也不易穿透墙面等妨碍。
UWB的调制频段界说为超越中心频率20%的带宽比(或500MHz)，因而现有的多种办法均能够发生满意要求的信号，包含直接序列扩频、啁啾调制、时刻调制UWB(TM-UWB)和子频段办法。
DS-UWB
发生UWB信号的一个简略办法是用一个十分长的伪随机噪声(PN)序列来直接扩展信息位，这样的体系可看作是CDMA的一种特例。现在已有研讨人员提议运用这种办法，不过更为盛行的是另一种称为直接序列UWB(DS-UWB)的办法，它的原理与前者根本相同，可是选用了一个单脉冲作为码片波形。扩展波形是一个单脉冲短序列，序列中每个单脉冲的极性可经过CDMA中一些扩展码推理出来，如Gold、 Kasami及Barker码集。与脉冲无线电不同，这种序列在两个单脉冲间没有静默期(如图1所示)。因而DS-UWB要一起接受码间搅扰(ISI)和信道间搅扰(ICI)，特别是在选用短代码序列的时分。
啁啾调制
码片信号的传输和反向紧缩(converse compression)技能开始用于雷达设备。在通讯运用中，线性啁啾信号更为适用。这些操作一般由声表面波(SAW)器材来完结，而运用SAW器材会添加产品尺度和本钱，下降厂商的竞赛优势。此外，SAW器材在不同的温度条件下改动较大，使可靠性下降。因而，宽带啁啾调制现在尚未在通讯范畴取得广泛运用。
TM-UWB
TM-UWB体系选用的信号根据短周期脉冲序列，这些脉冲序列由单个根本脉冲波形构成。脉冲波的周期为0.2ns到1ns，而脉冲重复距离则为25ns到1ms。因而，每两个脉冲间有一段很长的静默期，通道脉冲响应可回落到零。这样无需均衡器便可将码间搅扰下降到能够忽略不计的程度。
咱们能够选用不同的办法，用数据来调制脉冲序列。但这些脉冲序列在传输时一般没有转换成较高的载波频率，因而这儿称之为“无载波”。这儿用到的调制技能包含脉位调制(PPM)及脉幅调制(PAM)，后者则包含了开关键控(OOK)和极性键控(polarity keying)。
在不同的调制办法中，有各种不同的脉冲波形可供选用，其间高斯脉冲最为常用(见图3)。在这种脉冲中，为了取得有用的天线发送作用，直流重量为零。
频率子频段运用
现在，许多公司都已开宣布单频段脉冲无线电技能，这些公司一起还独立开发了多频段技能，以处理一些共性问题。这些问题包含因为大部分频谱为脉冲波形所占有而发生固定搅扰的处理，一般这些固定搅扰很难消除，例如高斯单脉冲有一种特别的频谱形状，可在频域规模内进行缩放但无法改动其形状。
除了上述讨论过的脉冲无线电调制技能外，子频段也可作为一种新的调制技能。它使得码集更丰厚，可在每个脉冲周期内添加更多的信息位。这些丰厚的码集有以下长处：
1. 能够进步数据速率而且不会引发码间搅扰问题，而码间搅扰问题一般在脉冲重复率较高时会呈现。
2. 因为它的脉冲重复率低，因而能够使多个未经和谐的微型网络(piconet)设备能及时地替换作业。
3. 增强了抗多径搅扰才能。
多频段的另一个重要特点是具有可扩展性和灵活性。多频段办法的长处如下：
1. 满意规矩的灵活性(能够在不同国家或区域运用，满意不同国家的相关规定和要求)。
2. 消除搅扰(例如，它不占用802.11a的频段)。
3. 使UWB可与其它通讯技能共存。
4. 多频段技能的可扩展性意味着在数据速率和可支配本钱较低时，可运用较少的子频段并运用本钱较低的%&&&&&%工艺，这样便可完结更低的商场价格。
多频段技能的缺陷则是假如规划不妥，那么一切子频段电路都会呈现相同的问题，添加了本钱。
UWB的运用远景及规范化
因为FCC以法令方式限制了UWB的传输，因而首要妨碍已取得处理。现在答应运用的频段特别适用于高速PAN运用，包含图画处理及多媒体，这些运用在IEEE使命组的802.15.3a中已进行了规范化。2002年12月11日IEEE规范委员会经过了UWB技能，指出它满意规范开发的五个要求，即，具有广泛的商场潜力、兼容性、定位共同(即它所针对的范畴是其它规范没有触及的)、技能可行性及经济可行性。TG3a项目的时刻表现已确认，并在2003年3月的会议中发布物理层(PHY)规范提议。进一步的相关介绍及挑选进程将继续到本年8月，并在11月份推出完好的草案。UWB的规范化日程表如此的紧凑，因而从中可预见其巨大的商场潜力，将成为多媒体消费类设备下一种盛行的高速无线互联技能。
最近一些规范化活动标明，多频段UWB技能已取得业界的广泛认同。跟着业界对多频段技能的支撑越来越多，它将在上述各种同类技能中锋芒毕露。越来越多的顾客会选用UWB技能作为家庭多媒体互联技能，该技能将带来一个宽广的商场。因而，UWB技能的规范化十分重要，而现在还不能确认该规范拟定完结的时刻。此外，与未经和谐的UWB Piconet共存也十分重要。
