1.3 超宽带通信的特点

超宽带技术与传统通信技术不同，它占用很宽的频谱范围来传输数据，因此具有非常显著的优点。

（1）频谱资源共享

UWB系统常用于短距离通信，它所占的频谱范围很宽，发射功率谱密度非常低，甚至低于FCC规定的电磁兼容背景噪声电平，因此超宽带系统对其他无线通信系统的干扰很小，仅相当于一个宽带白噪声，这使UWB系统可以和很多无线系统共同使用有限的频谱资源[35]。

（2）保密性好

与有线通信相比，无线通信的无线电波在空间中是开放性的传播，隐蔽性相对有线通信较差。而UWB系统发射的是占空比很低的窄脉冲信号，时域宽度通常在1\s以下，频域带宽在1GHz以上，平均功率很低，各种信号与环境噪声淹没了UWB信号，使敌方很难侦听到。而且由于信号持续时间极短，使信号的保密性更好，不易被截获。

（3）抗多径衰落

UWB系统采用宽度为纳秒级的单周期脉冲且占空比极低，时间和空间分辨率都很强，当UWB信号时域宽度乘以信号传输速率的结果小于多径传输路径时，不同路径的脉冲在时域上就不会发生交叠现象[36-37]，因此系统的多径分辨率极高，通过分集接收可以获得很强的抗多径衰落能力。带宽超过1GHz的UWB信号，能分辨出时延小于1\s的多径信号，然后采用分集接收获得足够的信号能量，提高信噪比，从而改善通信质量。

（4）传输速率高

随着通信技术的发展，各种多媒体业务的无线网络对信息传输速率提出了更高的要求，信息速率不能低于50Mbit/s。常规无线电的数据传输速率不能满足高质量业务的需求，而UWB系统由于消除了多径效应的影响并采用上千兆赫兹的超宽带频带，因此即使把发送信号功率谱密度控制得很低，也可以实现高达100～500Mbit/s的信息传输速率。图1-11为4种通信方式的传输速率对比。

（5）系统容量大

UWB系统的用户数量远远高于目前的GSM和CDMA移动蜂窝系统，在一个小区内可支持的移动用户数目达到1万个以上，在支持下一代高容量无线通信系统方面具有很大的潜力。将来，类似无线以太局域网IEEE802.11b和短距离蓝牙通信技术，都可能被UWB所取代，这是因为UWB系统能够支持更多的用户，而且速度更快。

有研究表明，超宽带系统与其他通信系统在所容纳用户数上的对比如表1-4所示。

（6）低功耗

UWB系统的发射功率很低，可以使用小于l mW的发射功率，这就大大延长了系统电源的工作时间。UWB系统的功耗为50～70\W，只有移动电话的1/100，蓝牙的1/10。由于UWB系统采用占空比很小的窄脉冲进行通信，发射脉冲持续时间远小于脉冲重复周期，传输时的耗电量仅有几十毫瓦，因此UWB技术适用于各种电池供电的移动设备中。

（7）定位精确，穿透能力强

UWB系统采用的窄脉冲信号具有很高的定位精度，在具有通信功能的同时，也具有定位能力。UWB信号可以穿透树叶和建筑物外墙等障碍物，从而实现隔墙成像；与UWB信号相比，GPS系统的工作范围仅局限于定位卫星的可视范围内。UWB系统提供给用户的是相对位置，而GPS系统提供的是绝对地理位置。从价格上看，UWB定位器成本更低。

（8）结构简单，系统成本低

由于采用无载波传输，UWB系统的发射和接收设备不含复杂的射频转换电路和调制电路，系统一个芯片可以同时包含发生电路和调制电路，这不仅减小了系统复杂度，缩小了设备的体积，还从根本上降低了系统成本，在制造、运行和维护方面更加简单。

当然，UWB通信也存在一些不可忽视的缺点，由于UWB脉冲在时域上持续时间很短，需要使用高速的模数转换器来对极窄脉冲进行采样，因此高频同步比较困难。此外，传统的频率选择性天线对宽带来说不能满足持续的幅值和群时延，因此需要选用体积大、成本高的宽带天线，不利于设计的小型化和低成本。FCC标准限制了UWB信号的发射功率，导致信号覆盖范围缩小，当使用高增益的天线时，UWB信号的覆盖范围可以达到1000m左右，但使用普通天线时只能达到10～20m的覆盖范围。