谈UWB的过去,进展和技术归纳

超宽频技术的发展历程

    超宽频技术的发展模式类似Wi－Fi一样，有一段很长的时间被归类为军事技术，但如今极有可能扩展至一般消费性产品领域。根据最新的美国联邦通讯委员会(FCC)的定义，超宽频(UWB)系统的中心频率大于2.5GHz，并具备至少500MHz的-10dB频宽。频率较低的UWB系统必须具备至少20%的频宽比(fractional bandwidth)。这些特性让UWB明显异于传统的无线电系统，以往的无线电系统的频宽比不会超过1%或20MHz，例如像2.4 GHz的IEEE 802.11无线局域网络。

    UWB的历史可回溯至60年代，当时发展的主轴为研究微波网络在面对时域脉冲所产生的瞬间行为。在Harmuth、Ross、以及Robbins等研发先锋的努力下，UWB技术在70年代有重大的发展，其中大部份集中在雷达系统，包括穿地雷达系统。到80年代后期，该技术开始被称为无载波或脉冲无线电。美国国防部在1989年首次使用「超频宽」这个名词，在当时UWB的理论与技术已经发展将近30年之久。自从1994年开始，美国大部份的UWB研发工作都是在没有分类限制的状况下进行。这种情况大幅加快研发的速度，业界对其商业化发展的兴趣亦大幅提高。

    其中有2项发展激发商业界对这项技术的兴趣，包括UWB系统可以与其它使用较高频谱密度的通讯系统并存，而且不会对其它系统产生干扰；另外FCC于2002年2月14日发布的02-48号报告与规范，定义各项并存规则，其中包括针对各种类型的UWB装置制定电波发射限制。这套法律架构针对各种专利型UWB装置立即开拓市场商机，长期而言，市场对标准型产品也有更强烈的兴趣。

    由于UWB种类众多，因此潜在的用途也相当广泛。其中包括无线局域网络(WLAN)、个人局域网络(PAN)、短距离雷达(例如汽车传感器、防撞系统、智能型高速公路感测系统、液态物体水位侦测系统)、穿地雷达、以及应用在医疗监视与运动员训练等领域的人体局域网络。

    UWB的技术归纳

    由于FCC对UWB设定功率频谱密度的限制，因此早期的发展主要集中在传输距离约10公尺的无线PAN，其数据传输速度为110Mbps至480Mbps。如此高速的传输能力可轻易让客厅中的娱乐系统(例如DVD、卫星/有线电视的视讯转换器、电视屏幕、以及环绕立体声音响)建立起多媒体传输的管道。

    此外，我们可轻易预见到包括数字相机、扫描仪、打印机、摄录像机、以及MP3播放器等装置，未来将能与消费性PC建立无线连接，让配备有线型USB2.0或IEEE 1394接口的装置扩增其应用价值，也许有一天会让有线接入技术完全被淘汰。多个房间的应用模式亦是可能发生的场景之一，未来可能会运用多重转接站的技术来克服10公尺的距离限制。

    UWB的调变范围超过20%的频宽比或500MHz，因此目前许多讯号产生机制就属于UWB。包括直接序列展频、极窄型脉冲(也称为脉冲无线电)、正交分频多任务(OFDM)。以上这些机制亦可以结合跳频技术进一步扩大频谱范围，进一步掌握讯号处理的需求。所有这些技术的衍生版本都是根据IEEE 802.15.3a的无线个人局域网络实体层标准作为基础。

    直接序列UWB

    产生UWB讯号的一种方式就是透过展频讯号码传递信息位，这种系统被视为CDMA(分码多任务存取)的极端型式。802.15.3a其中一项提案就是使用长度为24的三元码(