前文，已經(jīng)介紹了關(guān)于無(wú)線UWB技術(shù)基本概念做了簡(jiǎn)要的介紹。那么現(xiàn)在，基于無(wú)線UWB技術(shù)，將其原理，再為大家詳細(xì)剖析一下。希望對(duì)此想有所研究的朋友，能找到你所需要的信息。

無(wú)線UWB技術(shù)原理

無(wú)線UWB技術(shù)最基本的工作原理是發(fā)送和接收脈沖間隔嚴(yán)格受控的高斯單周期超短時(shí)脈沖，超短時(shí)單周期脈沖決定了信號(hào)的帶寬很寬，接收機(jī)直接用一級(jí)前端交叉相關(guān)器就把脈沖序列轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，省去了傳統(tǒng)通信設(shè)備中的中頻級(jí)，極大地降低了設(shè)備復(fù)雜性。

無(wú)線UWB技術(shù)采用脈沖位置調(diào)制PPM單周期脈沖來(lái)攜帶信息和信道編碼，一般工作脈寬0.1-1.5ns (1納秒= 一億分之一秒)，重復(fù)周期在25-1000ns。圖2顯示了實(shí)用的單周期高斯脈沖的時(shí)域波形和頻域特性，圖中脈沖的中心頻率在2GHz。

無(wú)線UWB技術(shù)原理圖2 典型高斯單周期脈沖的時(shí)域和頻域 #p#

實(shí)際通信中使用一長(zhǎng)串的脈沖。圖3顯示了周期性重復(fù)的單脈沖的時(shí)域和頻域特性。頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰，這是由于時(shí)域中信號(hào)重復(fù)的周期性造成了頻譜的離散化。這些尖峰將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線電設(shè)備和信號(hào)構(gòu)成干擾，而且這種十分規(guī)則的脈沖序列也沒有攜帶什么有用信息。改變時(shí)域的周期性可以減低這種尖峰，即采用脈沖位置調(diào)制PPM。

無(wú)線UWB技術(shù)原理圖3 單周期脈沖序列的時(shí)、頻域特性

比如可以用每個(gè)脈沖出現(xiàn)位置超前或落后于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻一個(gè)特定的時(shí)間δ來(lái)表示一個(gè)特定的信息。圖4是一個(gè)二進(jìn)制信息調(diào)制的示例。

無(wú)線UWB技術(shù)原理圖4 PPM調(diào)制的示意圖#p#

圖中調(diào)制前脈沖的平均周期和調(diào)制量δ的數(shù)值都極小。因此調(diào)制后在接收端需要用匹配濾波技術(shù)才能正確接收，即用交叉相關(guān)器在達(dá)到零相位差的時(shí)候就可以檢測(cè)到這些調(diào)制信息，哪怕信號(hào)電平低于周圍噪聲電平。由圖還可見調(diào)制后降低了頻譜的尖峰幅度，之所以仍不夠十分平滑是因?yàn)闀r(shí)間位置偏移量不夠大，也不夠雜亂。

為了進(jìn)一步平滑信號(hào)頻譜，可以讓重復(fù)時(shí)間的位置偏移量δ大小不一，變化隨機(jī)，同時(shí)也為了在共同的信道比如空中取得自己專用的信道，即實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的多址，可以對(duì)一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間幀內(nèi)的脈沖串按位置調(diào)制進(jìn)行編碼，特別是采用偽隨機(jī)序列編碼。接收端只有用同樣的編碼序列才能正確接收和解碼。圖4顯示了偽隨機(jī)時(shí)間調(diào)制編碼后的脈沖序列的波形和頻譜。

圖中頻譜已經(jīng)接近白噪聲頻譜，功率也小了許多，這就是偽隨機(jī)編碼產(chǎn)生的效果。適當(dāng)?shù)剡x擇碼組，保證組內(nèi)各個(gè)碼字相互正交或接近正交，就可以實(shí)現(xiàn)碼分多址。

無(wú)線UWB技術(shù)原理圖5 偽隨機(jī)時(shí)間調(diào)制編碼后的脈沖序列

基于無(wú)線UWB技術(shù)的系統(tǒng)采用相關(guān)接收技術(shù)，關(guān)鍵部件稱為相關(guān)器（correlator）。相關(guān)器用準(zhǔn)備好的模板波形乘以接收到的射頻信號(hào)，再積分就得到一個(gè)直流輸出電壓。相乘和積分只發(fā)生在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，間歇期則沒有。處理過程一般在不到1ns的時(shí)間內(nèi)完成。相關(guān)器實(shí)質(zhì)上是改進(jìn)了的延遲探測(cè)器，模板波形匹配時(shí)，相關(guān)器的輸出結(jié)果量度了接收到的單周期脈沖和模板波形的相對(duì)時(shí)間位置差。不同位置七個(gè)脈沖經(jīng)相關(guān)器后的波形走勢(shì)，750ns后的穩(wěn)定波形是輸出結(jié)果。

值得注意的是，雖然UWB信號(hào)幾乎不對(duì)工作于同一頻率的無(wú)線設(shè)備造成干擾。但是所有帶內(nèi)的無(wú)線電信號(hào)都是對(duì)UWB信號(hào)的干擾，無(wú)線UWB技術(shù)可以綜合運(yùn)用偽隨機(jī)編碼和隨機(jī)脈沖位置調(diào)制以及相關(guān)解調(diào)技術(shù)來(lái)解決這一問題。