UWBUWB目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB概念：無線通信的基本問題與概念特點：有關UWB的ABC應用：UWB通信的應用技術：UWB的關鍵技術結語：幾點體會與建議目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB2004年十大熱門技術之首UWB究竟是何方神圣？UWB可以追溯到一百年前波波夫和馬可尼發明越洋無線電報的時代。（spark－gap）現代意義上的超寬帶UWB無線技術(ImpulseRadio)，出現于1960年代。超寬帶(UWB)原來專屬軍方使用的技術，1998年FCC征詢用于民用的意見，2002年2月確定輻射模板正式將其解禁。2004年十大熱門技術之首UWB究竟是何方神圣？熱點：由來非正弦載波調制傳輸：第一個基于UWB無線電通信的脈沖技術為SparkGap無線電通信技術，主要用來傳送摩爾斯電碼。在1942年和1945年，DeRose和Hoeppner就相繼分別申請了隨機脈沖系統和脈沖通信系統的專利。但因二戰和機密原因，被美國政府封存，直到1954和1961年才先后予以公布。此后對于相控雷達的研究深化了脈沖無線電技術的發展。1962年隨著HP采樣示波器面市，微波網絡基于脈沖的響應能夠被直接觀察與研究，研究表明基于脈沖的傳送可廣泛用于雷達及其它種類的通信，并在70年代受到雷達信號處理領域研究人員的關注，應用到雷達高精度測距和測角。熱點：由來非正弦載波調制傳輸：非正弦波形傳輸UWB發射信號傳統無線發射信號非正弦波形傳輸UWB發射信號傳統無線發射信號UWB(UltraWideband)無線通信是一種不用載波，而采用時間間隔極短(小于1ns)的脈沖進行通信的方式.UWB（UltraWideband）是一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，UWB能在10米左右的范圍內實現數百Mbit/s至數Gbit/s的數據傳輸速率。UWB又名超寬帶。UWB(UltraWideband)無線通信是一種不用載波第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件第七章-UWB技術分解課件熱點：由來80年代，UWB技術被看成基帶、無載波的脈沖技術。一直到1989年，美國國防部才采用UWB這個稱呼，此時對UWB及其相關方面的研究已經近30年了。時隔這么多年后，在最近七八年中其它先進的無線技術如藍牙技術、WiFi、WiMAX都先后面世，UWB為什么會重出江湖并引起如此密切的關注呢？熱點：由來80年代，UWB技術被看成基帶、無載波的脈沖技術。熱點：由來90年代以來，消費者對訪問網絡和寬帶多媒體信息獲取的需求有爆炸性的增長，超出了可用的無線系統傳輸能力。1996年，無線產業界討論各種小范圍無線網標準的方案，包括IEEE802.11、藍牙、HomeRF、IEEE802.15等。由于缺乏國際通用的可用頻率，這些標準都工作在2.4GHz“ISM”免授權頻段，難免互相干擾，而且都不能傳輸如HDTV等市場需要的高速寬帶多媒體業務。這使得業界不得不去尋求更好的無線技術。

熱點：由來90年代以來，消費者對訪問網絡和寬帶多媒體信息獲取熱點：由來UWB技術特點與時代需求的結合隨著網絡技術的發展，網絡信息傳輸從以文字為主過渡到以多媒體信息為主，因此對帶寬的要求就比較高；從技術層面來說，可靠地傳輸視頻圖像所需的數據傳輸速度超過了藍牙與WiFi的能力；而且，數據傳輸速度越高，能量損耗也就越多，不便于便攜應用。UWB技術卻令人驚訝地具有兩種優點：一是很高的數據傳輸速度（×100），二是能量損耗很少（÷100）。熱點：由來UWB技術特點與時代需求的結合熱點：由來1950196019701980199020002003

相繼出現不同體制UWB應用的芯片組和系統2002FCC允許UWB民用通信系統投入使用1998FCC發布UWB技術應用調查通告1994

第一套公開的UWB通信系統出現1990OSD/DARPA發布超寬帶技術評估報告1986

第一套”短脈沖”UWB通信系統問世(Ross/Fontana)1974

第一個GPR系統問世（Morey）1973

第一個UWB通信專利（Ross）1960sHarmuth、Ross、Robbins和Etten做了大量基礎研究1950sUWB技術始于微波網絡的瞬態響應研究熱點：由來1950196019701980199020002熱點：標準熱點：標準熱點：產業熱點：產業熱點：產業熱點：產業UWB會議論文增長情況UWB會議論文增長情況目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB概念：無線通信的基本問題與概念特點：有關UWB的ABC應用：UWB通信的應用技術：UWB的關鍵技術結語：幾點體會與建議目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB

有關無線通信的基本問題與概念為什么會成為熱點？需求與資源的矛盾不斷增長的服務速率

102Kbpsto102Mbps不斷增長的服務業務

Voice,data,video,…不斷增長的服務對象人、設備、….不斷增長的服務要求隨時、隨地、….高清、定位、….日益缺乏的頻譜日益受限的功率日益敏感的價格UWBmightprovideanovelsolutiontoreusethespectruminpersonalareanetwork(PAN)有關無線通信的基本問題與概念為什么會成為熱點？不斷增長的服概念：帶寬什么是“帶寬”？“相對帶寬”與“絕對帶寬”兩種途徑提高載頻（高頻器件，分布參數，電磁設計）加大帶寬（寬帶系統，寬帶匹配，時域設計）概念：帶寬什么是“帶寬”？帶寬應用的領域非常多，可以用來標識信號傳輸的數據傳輸能力、標識單位時間內通過鏈路的數據量、標識顯示器的顯示能力。1.在模擬信號系統又叫頻寬，是指在固定的時間可傳輸的資料數量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數據的能力。通常以每秒傳送周期或赫茲(Hz)來表示。2.在數字設備中，帶寬指單位時間能通過鏈路的數據量。通常以bps來表示，即每秒可傳輸之位數。帶寬應用的領域非常多，可以用來標識信號傳輸的數據傳輸能力、標概念：容量信息是通過“信道”傳輸的信道的最大信息傳輸量為“信道容量”傳統的系統通常是在帶寬（B)受限的前提下，提高改善信噪比提高容量；UWB系統則是通過增加帶寬來提高容量。但是，增加B并不能無限地增加容量。Cmax=1.44S/no概念：容量信息是通過“信道”傳輸的傳統的系統通常是在帶寬（B帶寬意味著什么？高傳輸速率高可靠傳輸高時間分辨率高空間分辨率帶寬意味著什么？概念：兼容帶寬與功率的互換性帶寬從哪里來？重用！54321fGHzGPSBlutooth802.11bHomeRFPCSSatelliteFuture802.11aHiperLAN功率譜密度(dBm/MHz)-75.3-41.3概念：兼容帶寬與功率的互換性54321fGHzGPSBlut目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB概念：無線通信的基本問題與概念特點：有關UWB的ABC應用：UWB通信的應用技術：UWB的關鍵技術結語：幾點體會與建議目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB定義TimeFrequency-20-100絕對帶寬(DARPA)絕對帶寬(FCC)中心頻率頻率軸歸一化功率譜（dB）分數帶寬（FBW）＝絕對帶寬/中心頻率DARPA：FBW>25％（－20dB）FCC：FBW>20％或者絕對帶寬>0.5GHz（－10dB）這樣的系統被定義為UWB系統時域波形信號頻譜定義TimeFrequency-20-100絕對帶寬(DAR優點１．頻譜利用率高

ＵＷＢ－ＲＴ不需要產生正弦載波信號，可以直接發射沖激脈沖序列，因而具有很寬的頻譜和很低的平均功率，有利于與其它系統共存，從而提高頻譜利用率。２．系統結構簡單

ＵＷＢ－ＲＴ不需要正弦波調制和上、下變頻，也不需要本地振蕩器、功放和混頻器等，因此體積小，系統結構比較簡單。ＵＷＢ－ＲＴ信號的處理也比較簡單，只需要使用很少的射頻或微波器件；射頻設計簡單，系統的頻率自適應能力強。３．成本低

將脈沖發射機和接收機前端集成到一個芯片上，再加上時間基和控制器，就可以構成一部ＵＷＢ通信設備，因此其成本低。４．系統安全性能好

由于ＵＷＢ－ＲＴ信號采用了跳時擴頻，其射頻帶寬可以達到１ＧＨｚ以上，它的發射功率譜密度很低，信號隱蔽在環境噪聲和其它信號之中，用傳統的接收機無法接收和識別，必須采用與發端一致的擴頻碼脈沖序列才能進行解調，因此增強了系統的安全性。５．抗多徑衰落能力強

ＵＷＢ－ＲＴ信號的衰落比較低，有很強的抗多徑衰落的能力。６．系統容量大

ＵＷＢ－ＲＴ信號的高帶寬帶來了極大的系統容量，由于ＵＷＢ－ＲＴ信號發射的沖激脈沖占空比極低，系統有很高的增益和很強的多徑分辨力，所以系統容量比其它的無線技術都高。７．其他

由于ＵＷＢ－ＲＴ信號的擴頻處理增益比較大，即使采用低增益的全向天線，也可使用小于１ｍＷ的發射功率實現幾公里內的通信。如此低的發射功率延長了系統電源的使用時間，非常適合移動通信設備的應用。有研究表明，使用ＵＷＢ－ＲＴ的手機其待機時間可達６個月；而且其低輻射功率可以避免過量的電磁波輻射對人體的傷害。優點１．頻譜利用率高

ＵＷＢ－ＲＴ不需要產生正弦載波信號，可目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB概念：無線通信的基本問題與概念特點：有關UWB的ABC應用：UWB通信的應用技術：UWB的關鍵技術結語：幾點體會與建議目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB三類應用的初步規范2002年4月，FCC公布了超寬帶設備在三類民用領域應用的初步規范，規定了工作頻段、功率限制、開放范圍和使用對象。三類超寬帶設備為:成像系統包括透地探測雷達（GPRS）、墻內、穿墻和醫用成像以及監視設備；車輛雷達系統通信系統這些設備的功率和頻譜都受到嚴格的限制，只能作用于短距離、小范圍。但FCC指出，今后經過更充分的測試和研究，有可能有條件地逐步放寬對超寬帶設備應用的限制。

三類應用的初步規范2002年4月，FCC公布了超寬帶設備在三UWB在工作時可以發送出大量的非常短、非常快的能量脈沖，這些脈沖都是經過精確計算的，每個只有幾個毫微秒長，它將會為無線局域網和個人域網接入技術帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術。UWB技術解決了困擾傳統無線技術多年的有關傳播方面的重大難題，它開發了一個具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低，有低截獲能力，系統復雜度低，能提供數厘米的定位精度等優點。UWB尤其適用于室內等密集場所的高速無線接入和軍事通信應用中。UWB在工作時可以發送出大量的非常短、非常快的能量脈沖，這些超寬帶與WLAN技術的比較，由圖可見距離在20米以內和85米以外，采用相應合適的超寬帶技術在速度、容量、功耗和成本上可優于無線局域網,而距離在20～85米之間，WLAN具有優勢。超寬帶與WLAN技術的比較，由圖可見距離在20米以內和85第七章-UWB技術分解課件缺點UWB也有其目前本身還未克服的、致命的缺點：有效范圍太小，10米左右；在傳輸速度為100Mbps時，其有效范圍勉強達到20米左右，也就是說其用武之地太小。就是因為這個要命的有效范圍，UWB要想大規模地走向商用還不大現實。缺點UWB也有其目前本身還未克服的、致命的缺點：有效范圍太小超寬帶無線技術以極寬的頻帶換取高速、大容量、低功耗和低成本的優點。一個相同作用范圍10米的超寬帶無線通信系統，其速率可達到無線局域網802.11b的10倍，藍牙(Bluetooth)的100倍，而其平均功率僅為上述系統的1/10～1/100，而且還具有更低的成本。超寬帶無線技術以極寬的頻帶換取高速、大容量、低功耗和低成本的各種短距離無線通信系統的空間通信容量，可見超寬帶通信系統的優勢是非常顯著的。各種短距離無線通信系統的空間通信容量，可見超寬帶通信系統的優2004年5月在北京海爾與飛思卡爾(Freescale)共同展示了應用無線UWB技術將數碼攝錄機與等離子平板電視的無線連接。這是首款采用DS-UWB融入家庭影像設備的全功能模式。2004年5月在北京海爾與飛思卡爾(Freescale)InformationServices

Info-stationconceptRoadside‘markers’containingUWBtransmitters.Shortburstofveryhighratedata(100sofMbpsfor1-3secatatime)Messagescouldcontainroadconditions,construction,weatheradvisories.Allowforemergencyassistancecommunication.InformationServices Info-statInformationServices

Info-stationconceptServicestationWhile,pumpinggas,latestvideo/movieorothercontentcouldpurchasedfordownloadandviewinglaterathomeorbypassengersinthevehicle.InformationServices Info-statVehicularRadarCollisionAvoidance/DetectionDriveraid/alerttoavoidcollisions.Aidforairbag/restraintdeploymentResolutiontodistinguishcars/people/animals/polesonornearroadVehicularRadarCollisionAvoidVehicularRadarRoadConditionsSensingVehicularRadarRoadConditionsCollisionAvoidanceExampleFromMultispectralSolutionsC-bandUWBbackupsensor

(notFCCvehicularradarband)600MHzinstantaneousBWHigh-speed,dualtunneldetectorRange1-50feetagainsthumantarget1-200feetagainstpickuptruckClutterresistantExtremelylowfalsealarmrateCollisionAvoidanceExampleFroUWB的主要市場在家庭與其他無線技術WLAN、藍牙相比，UWB較適合家庭無線消費市場的需求，例如取代USB作為外設的接口、把DVD機播放的視頻流傳輸到隔壁房間的電視或PC機上、在小型公司內部進行數據傳輸等。有的專家預測，家用市場將是UWB大顯身手的舞臺。nstat/MDR公司預測，家庭網絡市場將于2007年增長至53億美元，其中家庭多媒體無線網絡技術將占約49%。今年5月海爾、三星和GlobalSun等公司已采用飛思卡爾半導體的UWB技術在手持攝像機與等離子電視之間實現無線視頻流傳輸。2004年4月，英特爾于進行了速率為480Mbit/s的無線傳送試驗。日本的情報通信綜合研究所(NTCT)5月利用其試制的UWB無線傳送裝置成功進行了速率最大為320Mbit/s的數據傳送試驗。UWB的主要市場在家庭與其他無線技術WLAN、藍牙相比，U火爆應用-幻景還是真實需求？UWB和802.11n都強調要瞄準家庭多媒體應用，但是，家庭中是否真的需要這種應用還有待研究。目前，在收看數字電視節目時，多是機頂盒通過線纜和電視機或其他設備連接，未來，家庭中真的需要通過無線方式來傳輸這些信號嗎？還有，各種高速無線協議在家庭中應用，是否有干擾或安全方面的影響？這些都將左右UWN或WLAN的應用。火爆應用-幻景還是真實需求？UWB和802.11n都強調要目次引言：無線通信研發的新熱點－UWB概念：無線通信的基本問題與概念特點：有關UWB的ABC應用：UWB通信的應用技術：UWB的關鍵技術結語：幾點體會與建議目次引言：無線通信研發的新熱點－UWBUWB通信系統關鍵技術脈沖產生技術脈沖調制技術脈沖檢測技術天線技術組網技術電磁兼容技術電波傳播技術UWB通信系統關鍵技術脈沖產生技術脈沖波形UWB依賴脈沖串傳遞信息，因此，脈沖波形的特征及設計是UWB系統重要的研究內容之一。根據頻譜特性，超寬帶脈沖可以分為兩大類：基帶脈沖，該類脈沖包含從低頻到高達幾個GHz頻率的連續帶寬；如矩形脈沖、高斯脈沖、高斯單脈沖和瑞利單脈沖等。矩形脈沖和高斯脈沖具有很大的直流分量，工程應用價值不大。工程上常用對高斯脈沖求一階導數獲得瑞利單脈沖，求二階導數獲得高斯單脈沖。高斯單脈沖更適合作為傳遞信息的超寬帶脈沖。特殊脈沖，即滿足特定頻譜要求的脈沖，例如，為了滿足FCC規定的頻譜特性或抑制窄帶干擾而設計的特殊脈沖，一般通過特殊設計或濾波獲得。例如，用漢明窗調制載波的方法，漢明窗超寬帶脈沖中心頻率和帶寬可以方便地通過參數調節獲得。脈沖波形UWB依賴脈沖串傳遞信息，因此，脈沖波形的特征及設計調制技術在超寬帶脈沖無線系統中，信息是調制在脈沖上傳遞的，既可以用單個脈沖傳遞不同的信息，也可以使用多個脈沖傳遞相同的信息。調制技術在超寬帶脈沖無線系統中，信息是調制在脈沖上傳遞的，既1．單脈沖調制對于單個脈沖，脈沖的幅度、位置和極性變化都可以用于傳遞信息。經典的單脈沖調制技術包括：脈沖幅度調制(PAM)脈沖位置調制(PPM)二相調制(BPM)開關鍵控(OOK)1．單脈沖調制對于單個脈沖，脈沖的幅度、位置和極性變化都可脈沖調制技術從UWB脈沖極性上來分，有單極性(mono-phase)、雙極性(Bi-phase)和多極性(multi-phase)調制。單極性調制中接收機從脈沖的幅度、到達時間或脈沖間隔時間、脈沖有無來區分信息，分別稱為脈沖幅度調制（PAM）、脈沖位置調制（PPM）和開關鍵控（OOK）；雙極性調制，利用脈沖的正負極性來表示“0”和“1”，與單極性調制相比，脈沖與脈沖可以連續發射，允許更長的碼字，具有更高的效率、更佳的抗干擾和多徑能力，技術也更復雜。多極性調制技術最復雜，成本最高，應用受到限制。PAMPPMOOKBi-phase脈沖調制技術從UWB脈沖極性上來分，有單極性(mono-phPPM檢測UWB系統采用相關接收技術，相關器用準備好的模板波形乘以接收到的射頻信號，再積分就得到一個直流輸出電壓。相關器實質上是改進了的延遲探測器，模板波形匹配時，相關器的輸出結果量度了接收到的單周期脈沖和模板波形的相對時間位置差。右圖顯示了不同位置脈沖經相關器后的波形走勢，750ns后的穩定波形是輸出結果。PPM檢測UWB系統采用相關接收技術，相關器用準備好的模板波2．多脈沖調制為了降低脈沖的幅度或提高抗干擾性能，往往采用多個脈沖傳遞相同的信息，調制過程可以分兩步：第一步為每組脈沖內部單個脈沖的調制，稱為擴譜(SpreadSpectrum)跳時擴譜(TH-SS)－PPM直接序列擴譜(DS-SS)－BPM第二步為每組脈沖作為整體被調制。每組脈沖作為整體通常可以采用PAM、PPM或BPM調制。把第一步和第二步組合起來可得到TH-SSPPM、DS-SSPPM、TH-SSPAM、DS-SSPAM、TH-SSBPM和DS-SSBPM等。多脈沖調制不僅通過提高脈沖重復頻率來降低單個脈沖的幅度或發射功率，更重要的是，多脈沖調制可以利用不同用戶使用的SS序列之間的正交性實現多用戶干擾抑制，也可以利用SS序列的偽隨機性實現窄帶干擾抑制。2．多脈沖調制為了降低脈沖的幅度或提高抗干擾性能，往往采用信道傳輸與調制基帶傳輸載波傳輸信道傳輸與調制基帶傳輸UWB信號形式可分為兩大類：基帶窄脈沖形式，窄脈沖序列攜帶信息，直接通過天線傳輸，不需要對正弦載波進行調制，采用時域信號處理方式，這種傳輸方式在中低速應用時具有系統實現簡單、成本低、功耗小、抗多徑能力強、空間/時間分辨率高、具穿透性、不易被截獲/檢測、隱秘安全等優點，是超寬帶技術早期發展首先采用的方式。

帶通載波調制方式，可以采用不同的無線傳輸技術，如OFDM、DS-CDMA等，有利于實現高數據速率低功率傳輸，適用于短距離室內高速率傳輸的應用，是目前高速多媒體智能家庭/辦公室網絡應用中的優選技術。UWB信號形式可分為兩大類：基帶傳輸脈沖無線電UWB

使用一連串的短脈沖來建構單一基本脈沖波型。脈沖短波長度為0.2ns至1ns，脈沖重復間隔可至25ns至1ms（占空比1/1000左右）。這種模式讓每個脈沖之間出現較長的無訊號狀態，讓每個頻道脈沖反應能逐漸衰減至零，并將字符間干擾降至可忽略的程度，因此不需要使用均衡器。基帶傳輸脈沖無線電UWB

使用一連串的短脈沖來建構單一基脈沖產生器碼產生器時鐘振蕩器數據輸入調制可編程定時延遲乘法器積分器S/H脈沖產生器基帶信號處理可編程定時延遲時鐘振蕩器碼產生器數據輸出相關器接收機發射機發射機不含功放，由脈沖產生器產生所需功率可編程延時受控于偽隨機時間編碼和時間調制精密定時器的時間分辨度約為幾個皮秒相關器進行“乘-積分-跟蹤/保持”處理基帶信號處理器包含鎖定時間編碼序列的跟蹤環路，對時間調制進行解調/解碼，并且提取截獲和跟蹤信號去控制可編程時間延遲。接收機系統框圖及其特點基帶傳輸脈沖產生器碼產生器時鐘振蕩器數據輸入調制可編程定時延遲乘法器時延模板積分器相關器方案產生模板信號利用發射參考信號利用PN碼序列

以右上圖為例，平均重復周期為100ns，超前100ps發射時表示數字“0”，滯后100ps發射時表示“1”。在接收端，相關器對脈沖出現的早晚進行探測，當接收脈沖早1/4個脈沖，相關器輸出為“＋1”，當接收脈沖晚1/4個脈沖，相關器輸出為“－1”，當接收脈沖在相關窗口中心到達，則輸出為“0”。相關器輸出100ns100ps位置調制δ01基帶傳輸時延模板積分器相關器方案以右上圖為例，平均重復周期基帶傳輸無需射頻模塊，收發機結構簡單，系統功耗小可通過全數字的軟件無線電的技術實現系統極窄脈沖使得信道中的多個反射能夠被獨立地分辨出來，因此對多徑衰落存在固有的魯棒性可以動態的調整數據率含較多低頻分量，在FCC規定下頻譜效率不高在實現高速（100Mbps以上）超寬帶通信時，對硬件處理速度要求較高基帶傳輸無需射頻模塊，收發機結構簡單，系統功耗小載波傳輸調制載波的超寬帶，即將超寬帶信號搬移到合適的頻段進行傳輸，具有頻譜資源利用靈活、效率高、技術成熟度高等優點。調制載波的超寬帶系統，根據頻譜使用方式不同，可以分為單帶方式和多帶（MB）方式；根據采用的關鍵技術的不同，可以分為直接序列－碼分多址（DS-CDMA）方案、正交頻分復用（OFDM）方案等。載波傳輸調制載波的超寬帶，即將超寬帶信號搬移到合適的頻段進行載波傳輸調制載波的超寬帶通信系統，在原理、結構上與傳統的通信系統有很多相似之處，因此，目前應用于傳統通信系統的各種先進技術，如CDMA、OFDM、多輸入/多輸出（MIMO）、Turbo檢測等，都可以應用在調制載波的超寬帶系統中。但是，超寬帶信號的超寬帶特性，又使這些技術的應用有不少與傳統應用方式不同的地方。目前，在IEEE802.15.3a進行的高速無線個域網（HR－WPAN）物理層技術的標準化工作中，采用了超寬帶技術，并已從眾多的提案中，通過比較和合并，形成了兩個主要的候選方案：Motorola等公司支持的DS-CDMA方案和Intel等公司支持的MB-OFDM方案。最后的標準化工作尚在進行之中。載波傳輸調制載波的超寬帶通信系統，在原理、結構上與傳統的通信單帶載波傳輸：DS-CDMADS-CDMA方案將FCC規定的3.1～10.6GHz的可用頻段劃分為高、低兩個頻段，分別為3.1～5.15GHz（低頻段）和5.825～10.6GHz（高頻段），分別或同時使用。兩個頻段之間的部分沒有利用，是為了避免與使用U-NII頻段的其他系統，如802.11a系統的相互干擾。單獨使用低頻段，可實現28.5M～400Mbps的傳輸速率；單獨使用高頻段，可實現57M～800Mbps的傳輸速率；兩個頻段同時使用，可實現高達1.2Gbps的傳輸速率。圖1為DS-CDMA系統的發射端框圖。與一般的擴頻通信系統一樣，數字信號經過信道編碼、調制、擴頻、星座映射和脈沖成形，成為基帶模擬信號，再調制載波，然后通過天線發射到空中。在不同的系統速率配置下，信道編碼采用不同的方案，包括卷積碼、Reed-Solomon（RS）碼和級聯碼。信道交織采用卷積交織。系統中采用了M－進制雙正交鍵控（M-BOK）的聯合編碼擴頻調制方案。單帶載波傳輸：DS-CDMADS-CDMA方案將FCC規定的單帶載波傳輸：DS-CDMA系統的超寬帶特性主要體現在其參數配置上。下表為信息速率為114Mbps時的系統參數配置。從表中可以看到，RRC脈沖的帶寬為1.368GHz，碼片速率為1.368Gcps，都遠高于一般的擴頻通信系統。系統使用低頻段，載波中心頻率為4.104GHz，相對帶寬為1/3，也遠大于一般的通信系統。調制方式為最簡單的二進制相移鍵控（BPSK）。使用超寬的頻帶、簡單的低階調制方式，實現高的信息傳輸速率，正是超寬帶通信的主要特點之一。DS-CDMA方案可以支持最多8個Piconet同時工作，其中4個工作在低頻段，另4個工作在高頻段。同一頻段的4個Piconet使用不同的擴頻碼集合以相互區分。在一個Piconet內部，各個用戶以時分多址（TimeDivisionMultipleAccess,TDMA）的方式共享信道，與802.15.3的媒體接入控制（MediaAccessControl,MAC）層協議兼容。單帶載波傳輸：DS-CDMA系統的超寬帶特性主要體現在其參數單帶載波傳輸：DS-CDMA系統實例——Xtreme公司套片（Freescale）單帶載波傳輸：DS-CDMA系統實例——Xtreme公司套片多帶載波傳輸基本思想將頻帶劃分為多個>500MHz的子頻帶基于原有的無線通信的原則設計各子頻帶信號多帶載波傳輸基本思想多帶載波傳輸多頻帶UWB(跳頻)

在數GHz的頻譜上直接建立UWB訊號所衍生的各種建置問題，可以執行一套2階段的步驟加以解決，首先建立一套占用500MHz頻寬的調制機制，其次針對訊號套用跳頻技術得到最終的傳輸頻寬。上述所有調制機制都可再套用跳頻機制來擴增頻寬。這種模式成為業界所稱的多頻帶。多帶載波傳輸多頻帶UWB(跳頻)

在數GHz的頻譜上直接多帶載波傳輸：MB-OFDMMB-OFDM方案為一種多帶超寬帶系統方案。它將3.1G～10.6GHz的可用頻譜劃分為13個子頻帶，每個子頻帶的寬度為528MHz。根據目前的需要和硬件實現水平，采用了兩種子頻帶配置方案，一種是3帶方案，使用子頻帶1～3，另一種是7帶方案，使用子頻帶1～3和6～9，可以實現480Mbps的信息傳輸速率。以后通過使用更多的子頻帶，還可以實現更高的速率。7帶方案中沒有使用子頻帶4、5，是為了避免和U-NII頻段設備的相互干擾。系統采用時頻交織的方式，在每個子頻帶中傳輸OFDM信號。比如當采用3帶方案時，第1、2、3、4、5、6個OFDM符號分別在子頻帶1、2、3、1、2、3中傳輸，依此類推。通過時頻交織，可以支持多個Piconet同時工作。圖2為MB-OFDM方案的發射端框圖。與一般的OFDM系統相似，數據經過信道編碼、交織、QPSK調制后，進行串并變換、快速Fourier反變換（IFFT）和并串變換，然后加上循環前綴和保護間隔，生成OFDM符號，接著經過數模變換器（DAC）和低通濾波器（圖中未畫出）得到基帶模擬信號。另一方面，時頻碼產生器產生變化的子頻帶編號，選擇不同的載波中心頻率，不同的OFDM符號調制不同的載波，實現時頻交織。在超寬帶系統中采用OFDM技術，能夠簡單、有效地收集密集多徑信道中的信號能量，能進一步提高頻譜利用效率和利用靈活性，從而提高系統的性能。多帶載波傳輸：MB-OFDMMB-OFDM方案為一種多帶超寬多帶載波傳輸：MB-OFDM多帶載波傳輸：MB-OFDM多帶載波傳輸系統具有自適應功能并可升級可以適應不同國家的無線電管理條例；采用多頻帶方案，可以使得系統更有效的與現有系統（例如IEEE802.11a）共存；多頻帶的各個子帶技術都是基于傳統的通信方案傳輸的，因此有利于實現商業化。

多帶載波傳輸系統具有自適應功能并可升級標準之爭2003年12月，IEEE有關UWB標準的大討論，讓許多無線芯片提供商焦躁不安。一方是MBOA的標準，另一方是以摩托羅拉為首的DS-SS(CDMA)標準。前者采用多頻帶方式，后者則為單頻帶方式。MBOA聯盟的成員包括Intel、TI、Philips等。聯盟曾對外表示計劃將在2004年5月正式發表其針對下一代無線技術--UWB的標準，2004年第四季度發布其標準下的UWB芯片樣片，在2005年第二季度預計使用該標準無線技術的產品將會上市。而摩托羅拉一方也不甘示弱。飛思卡爾半導體已經推出了目前業界唯一實現正常操作的UWB方案和最新的移動多媒體技術（Freescale的UWB芯片XS110通過FCC認證，成為第一家可以將超寬帶技術應用到通信領域110Mbps的公司），其中包括UWBXtremeSpectrum芯片組、移動平臺架構MXC以及視頻技術的i.MX21的應用處理器。在2004年的國際消費電子展上，韓國三星公司展示了采用UWBXtremeSpectrum芯片組的無線電視廣播系統。標準之爭2003年12月，IEEE有關UWB標準的大討論，讓UWB天線技術寬帶偶極子天線TEM喇叭寬頻帶微帶天線與陣列加脊喇叭對數周期天線螺旋天線UWB天線技術寬帶偶極子天線TEM喇叭寬頻帶微帶天線與陣列UWB天線技術UWB天線技術電磁兼容技術與設計UWB系統之間及其與現有系統之間的共存問題成為超寬帶脈沖系統及網絡設計的關鍵問題之一。解決途徑有:特殊的脈沖設計例如，設計具有帶寬限制的脈沖避免窄帶干擾對超寬帶信號的影響。而設計正交脈沖則可以解決多個超寬帶系統共存的問題。多脈沖調制技術可以通過SS碼的正交性或準正交性實現對多用戶干擾和窄帶干擾的抑制。對多脈沖SS序列的設計也可以認為是一種特殊的脈沖波形的設計。干擾抑制技術根據期望信號與干擾信號之間的特征差異來實現，特征差異既可以體現在時域、頻率和空間，也可以體現在其他變換域或者混合域。信號處理算法的設計既包括模擬、數字濾波器的設計，也包括統計信號的各種檢測方法。共存問題還可以通過媒介接入控制(MAC)和網絡資源管理等手段解決。例如，通過帶寬資源、路由或多址技術的自適應分配避免干擾產生，或把干擾降低到最低。電磁兼容技術與設計UWB系統之間及其與現有系統之間的共存問題電磁兼容技術與設計雖然UWB信號幾乎不對工作于同一頻率的無線設備造成干擾。但是所有帶內的無線電信號都是對UWB信號的干擾，UWB可以綜合運用偽隨機編碼和隨機脈沖位置調制以及相關解調技術來解決這一問題。ＦＣＣ許可的ＵＷＢ－ＲＴ信號源僅能發射很小的功率，通信距離較短，而且使用的是已經分配給其它業務的頻段。然而，很少有人關注ＵＷＢ－ＲＴ信號源可能帶來的干擾問題，更多人認為應該關注ＵＷＢ－ＲＴ設備是否應該大量增加，并試圖讓其變得無所不在。在一個很小的范圍內，幾百個ＵＷＢ－ＲＴ發射機同時工作可能會對周圍的其它業務如導航、救援、移動或者固定無線接入業務產生有害的干擾。到目前為止，ＵＷＢ－ＲＴ組織花費了很大精力來解決上述問題，提出和設計了可以避免產生這些干擾的系統。電磁兼容技術與設計雖然UWB信號幾乎不對工作于同一頻率的無線電磁兼容技術與設計電磁兼容技術與設計組網技術三種典型應用場景：WirelessUSB和Wireless1394；UWB_WLAN/AP；UWB_AdHoc自組織網絡應用組網技術三種典型應用場景：組網技術UWB－AdHoc網絡通常由一組終端節點構成，這些終端節點可以是個人設備，如手機、PDA、便攜式PC等。它們既是終端，又是節點。作為終端，它們可以和網絡中的其他終端建立連接，進行通信；作為節點，他們可以轉發目的地址不是自己的數據幀，就像一個路由器。同時每一個節點都可以作為超寬帶網絡與其他網絡進行通信的轉接節點。

組網技術UWB－AdHoc網絡組網技術超寬帶網絡因其物理層特性而與其他網絡不同，需要對傳輸層以下各層進行充分研究，特別是媒體接入控制子層和網絡層中的動態路由算法。超寬帶網絡的媒體接入控制協議，必須適應超寬帶系統的特點和應用，兼顧能耗、安全性、兼容性等因素。可以充分利用超寬帶的精確定位信息對整個網絡進行規劃，以提高系統吞吐量。對UWB網絡的媒體接入控制協議，有三種觀點：利用已有的IEEE802.15.3的媒體接入控制協議。開發全新的無線媒體接入控制協議在對現有協議依據超寬帶系統的特點進行補充改進

組網技術超寬帶網絡因其物理層特性而與其他網絡不同，需要對傳輸組網技術研究超寬帶網絡，依照OSI開放系統互聯參考模型分層設計方法，其主要工作在于媒體接入控制和多跳路由機制，在分層的基礎上可以分別設計面向各種應用，具有QoS保證機制的跨層綜合優化模型和算法。在網絡的應用對象上最有代表性的是高速多流媒體和低速高密度傳感網絡，主要的標準工作組是IEEE802.15.3a和IEEE802.15.4a。組網技術研究超寬帶網絡，依照OSI開放系統互聯參考模型分層設技術挑戰波形失真即使相繼到達接收端的多徑脈沖能夠被完全分開，也會由于收發天線的不理想特性等原因導致脈沖波形的嚴重失真，從而使接收端相干合并多路徑的分集技術難于獲得期望的性能。

同步精度超寬帶信號極窄的時域特征，使捕獲和跟蹤亞納秒級的脈沖信號非常困難。

多徑干擾在密集多徑環境中，為防止符號間干擾，要么采用高階調制而降低脈沖重復頻率，要么采用復雜的信號處理技術抑制多徑干擾。多址干擾和窄帶干擾有效抑制不同超寬帶設備之間的多址干擾和現有系統對超寬帶系統的窄帶干擾將增加脈沖設計和信號處理的實現難度。資源管理為了充分利用超寬帶無線傳輸在物理層的眾多優點，必須開發新的鏈路和網絡層協議，更有效地管理超寬帶無線資源。技術挑戰波形失真內憂外患

目前美、歐有關標準化組織，如IEEE802、ETSI等正在進行超寬帶技術的標準化工作。其中IEEE802.15TG3a關于超寬帶技術應用于高速無線個域網（WPAN）低層協議的標準化工作成為全球業界關注的焦點。那些超寬帶技術的先創者們努力想把他們的技術變成IEEE802.15.3a高速WPAN物理層的基礎。目前主要集中在兩種方案的競爭中。以Intel、TI為首的多帶OFDM聯盟（MBOA）所提出的多帶OFDM方案目前擁有多數支持者；而以Motorola為首的一些公司支持DS-CDMA方案，他們已開發出芯片，正在被一些開發商試用中。目前標準制定處于兩種標準僵持不下的狀態。另外IEEE802.15TG4a也于2004年3月成立，開始進行超寬帶技術應用于低速無線個域網（WPAN）低層協議的標準化工作，目標是低速、超低功率、低成本的通信和高精度測距/定位設備。內憂