智能互联的黑马：UWB——超宽带无线通信技术

UWB技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术。它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大，尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。使用UWB技术可在非常宽的带宽上传输信号，美国联邦通信委员会（FCC）对UWB技术的规定为：在3.1~10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。

传统通信方式使用的是连续波信号，即本地振荡器产生连续的高频载波，需要传送信息通过例如调幅，调频等方式加载于载波之上，通过天线进行发送。现在的无线广播、4G通信、Wi-Fi等都是采用该方式进行无线通信。下图是一个使用调幅方式传递语音信号的连续波信号产生示意图。

而IR-UWB信号，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲，便可通过天线进行发送。需要传送信息可以通过改变脉冲的幅度、时间、相位进行加载，进而实现信息传输。下图是使用相位调制方式传输二进制归零码的IR-UWB信号产生示意图。

而现在更为大家熟知的蓝牙、WiFi通信技术与UWB技术相较而言，也存在一定的劣势。通过这张图大家可以更直观地了解到UWB技术与Wi-Fi、蓝牙技术的不同点。简言之，UWB技术的优势在于：

1、定位精度高：带宽很宽，多径分辨能力强，抗干扰，对于距离的分辨能力高于Wi-Fi和蓝牙。

2、实时定位速度快：UWB的超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级，可以实现实时的室内定位，延迟低，可以即刻感知追踪物体的运动状况。

3、高可靠性和安全性：UWB的发射功率低、信号带宽宽，能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中，传统的接收机无法识别和接收，必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调。

当然，UWB、Wi-Fi和蓝牙这三项技术并不是孤立存在的，完全可以同时使用，优势互补，能够给智能手机这样的终端产品带来多种需求的定位和数据传输服务，对于相关的天线和射频设计有较高要求。

而超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。但是成本比较昂贵，网络部署复杂，相对来说在室内定位服务上应用有限。

UWB超宽带技术与传统通信技术有极大的差异，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。目前的UWB技术应用可以按照通信距离大致划分为两类：

①短距离高速应用，数据传输速率可以达到数百兆比特每秒，主要是构建短距离高速WPAN、家庭无线多媒体网络以及替代高速率短程有线连接，如无线USB和DVD（典型的通信距离是10m）；

②中长距离（几十米以上）低速率应用，通常数据传输速率为1Mbit/s，主要应用于无线传感器网络和低速率连接。同时，由于UWB技术可以利用低功耗、低复杂度的收发信机实现高速数据传输，所以UWB技术在近年来得到了迅速发展。

UWB技术在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传输数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。基于UWB技术而构建的高速率数据收发机有更广泛的用途。可用于各个领域的室内精确定位和导航，包括人和大型物品，例如贵重物品仓储、矿井人员定位、机器人运动跟踪、汽车地库停车等系统。