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可尼(Marconi)就率先实现了利用电火花隙(spark gap)发射机向2英里外传输莫尔斯电码,而早在1900年,费森登(Fessenden)就利用了火花隙发射机将声音传到了1英里之外。由于技术上的限制和需求可靠通信的商界压力,研究和开发转向连续波传输,直到最近几年,都只是局限在雷达领域。但是Marconi的一些追随者也不断地出现:1946年,开发了一种不寻常的微波中继系统,该系统以传输脉冲信号为基础,采用脉冲位置调制(PPM)方式,双向语音传输的无线链路总共可达1600英里,单向时为3200英里。Barrett曾在2000年指出,美国国防部于1989年“铸造”了UWB这个词。20世纪90年代,一些中小型企业又重新引入基于UWB概念的无线通信思想,并进一步发展了遵从IR范例的UWB技术,提升了无载波和极短脉冲传输技术[1][2][3]。
2002年2月28日,美国英特尔公司主办的开发商会议“Intel Developer Forum(IDF)Spring 2002”上公开演示了下一代短距离无线技术“UWB(超宽带技术)”。主要有如下三大特点:(1)高达数百Mbit/秒的高速通信;(2)耗电量为现有无线技术的1/100以下;(3)较现有无线技术成本更低。
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除英特尔外,美国Time Domain、美国Multispectral Solutions以及美国XtremeSpectrum等公司也在进行UWB无线设备的开发和生产。这些公司都正在从事军用无线设备及雷达方面的研发。
通过通信界专家们大量努力所作出技术成果的铺垫,UWB无线通信史上最具里程碑意义的时间发生在2002年4月,美国FCC(联邦通信委员会)批准了第一个指南,允许(至少在美国)在指定地功率辐射掩蔽(emission mask)下的UWB信号有意识发射。然而,根据FCC的规定,UWB并不局限于脉冲传输,而是可以扩展为类似地传输技术,只要发射信号大带宽大于500MHz。FCC规定的发布产生了双重影响。一方面,FCC关于UWB的辐射规定,提高了主要芯片生产商(如Texas Instrument、Motorola、IBM和Intel等)的兴趣;而在另一方面,引发了围绕IR方式与传统地基于连续载波传输技术的优势问题的争论。争论一直没有达成一致,这一点可从当前在UWB标准问题上的分歧,(Task Group)的框架便知。这个任务组于2011年底为了发展高速低功耗WPAN的而成立。到2004年3月为止,对基于UWB的物理层提出了两种仍在考虑中的提案:一种是将跳频与正交频分复用(OFDM)结合起来的MB(Multi-Band)方案,另一种是保存了原始UWB脉冲属性的DS-UWB方案。由于两种方案的截然不同,而且各自都有强大的阵营支持,,于是将其交由市场解决,该工作组也于05年宣布投票解散。至今,UWB还在争论之中。
UWB的技术特点
由于UWB与传统通信系统相比,工作原理迥异,因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点[4][5]:
(1)系统结构的实现比较简单:当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波,载波的频率和功率在一定范围内变化,从而利用载波的状态变化来传输信息。而UWB则不使用载波,它通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号。UWB发射器直接用脉冲小型激励天线,不需要传统收发器所需要的上变频,从而也不需要功用放大器与混频器,因此,UWB允许采用非常低廉的宽带发射器。同时在接收端,UWB接收机也有别于传统的接收机,不需要中频处理,因此,UWB系统结构的实现比较简单。
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(2)高速的数据传输:UWB以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输,并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源,而是共享其他无线技术使用的频带。在军事应用中,可以利用巨大的扩频增益来实现远距离、低截获率、低检测率、高安全性和高速的数据传输。
(3)功耗低:UWB系统使用间歇的脉冲来发送数