UWB技術(shù)是一種新型的無(wú)線通信技術(shù)。它通過(guò)對(duì)具有很陡上升和下降時(shí)間的沖激脈沖進(jìn)行直接調(diào)制，使信號(hào)具有GHz量級(jí)的帶寬。超寬帶技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無(wú)線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，它具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供數(shù)厘米的定位等優(yōu)點(diǎn)。 1 超寬帶信號(hào)及其特點(diǎn) 美聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）規(guī)定： 部分帶寬號(hào)稱為UWB信號(hào)。其中，部分帶寬為信號(hào)功率譜密度在-10dB處測(cè)量的值。在發(fā)射端，數(shù)據(jù)直接對(duì)射頻脈沖調(diào)制，再通過(guò)可編程延時(shí)器件對(duì)脈沖進(jìn)一步時(shí)延控制，通過(guò)超寬帶天線發(fā)射出去。在接收端，信號(hào)通過(guò)相關(guān)器與本地模板波形相乘，積分后通過(guò)抽樣保持電路送到基帶信號(hào)處理電路中，由捕獲跟蹤部分、時(shí)鐘振蕩器和（跳時(shí)）碼產(chǎn)生器控制可編程延時(shí)器，根據(jù)相應(yīng)的時(shí)延產(chǎn)生本地模板波形，與接收信號(hào)相乘。整個(gè)收發(fā)信機(jī)幾乎全部由數(shù)字電路構(gòu)成，便于降低成本和小型化。

　　一、超寬帶技術(shù)的基本原理

　　2002年2月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）修訂了第15標(biāo)準(zhǔn)，定義UWB信號(hào)為相對(duì)帶寬（信號(hào)帶寬與中心頻率之比）大于0.2，或在傳輸?shù)娜魏螘r(shí)刻帶寬不小于500MHz的信號(hào)，其中信號(hào)帶寬定義為：低于發(fā)射功率10dB的截止頻率間的帶寬。

　　同傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，超寬帶系統(tǒng)是有著其獨(dú)特之處的。從時(shí)域上講，一般的通信系統(tǒng)是通過(guò)發(fā)送射頻載波進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，而UWB是利用起、落點(diǎn)的時(shí)域脈沖（幾十納秒）直接實(shí)現(xiàn)調(diào)制，超寬帶的傳輸把調(diào)制信息過(guò)程放在一個(gè)非常寬的頻帶上進(jìn)行，而且以這一過(guò)程中所持續(xù)的時(shí)間來(lái)決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。從頻域上講，超寬帶有別于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶，它的頻帶更寬。窄帶信道上傳輸寬帶信號(hào)，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？答案：頻率選擇性衰落。本問(wèn)題比較難以描述，簡(jiǎn)單打個(gè)比方，就好比一輛很寬的汽車行駛在一個(gè)比它窄的公路上?；蛘哒f(shuō)一個(gè)餅干生產(chǎn)線，流水線上，大量的餅干進(jìn)入一個(gè)較窄的接收通道，必然兩旁的餅干都會(huì)掉落到地上。實(shí)際通信中，分配給你的頻帶資源+真實(shí)的傳播環(huán)境， 我們稱之為信道。信道也具備一定的頻譜特征。通常情況下，分配到的頻帶資源越寬，傳播環(huán)境越穩(wěn)定，信道能夠承載的數(shù)據(jù)速率就越高。

　　二、超寬帶技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　1.家庭網(wǎng)絡(luò)

　　家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由至少一個(gè)電器件和網(wǎng)絡(luò)管理器，以及應(yīng)用于其中，使其可通訊的具有既定協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)管理器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向電器件傳輸既定的請(qǐng)求信息包，電器件根據(jù)請(qǐng)求信息包執(zhí)行既定功能，判斷上述請(qǐng)求信息包內(nèi)是否包含有用于提示多個(gè)接收方的地址，并根據(jù)判斷傳輸響應(yīng)信息包。本發(fā)明其內(nèi)設(shè)有作為通用通訊標(biāo)準(zhǔn)的控制協(xié)議，具有控制及監(jiān)視家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的家電等功能。根據(jù)請(qǐng)求信息包的接收方地址，調(diào)整響應(yīng)信息包的傳輸始點(diǎn)，從而控制網(wǎng)絡(luò)上的通信量。

　　2.直接序列超寬帶通信子網(wǎng)技術(shù)

　　采用單頻帶體制的DS-UWB系統(tǒng)是家庭網(wǎng)絡(luò)比較理想的方案。DS-CDMA建議采用了雙頻帶（3.1～5.15GHz加 5.825～10.6GHz）的方法，DS-UWB無(wú)線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　與無(wú)線1394網(wǎng)橋綜合的家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持IEEE1394固定連接和DS-UWB無(wú)線連接。無(wú)線UWB總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是呈現(xiàn)星形，HUB 位置不是固定不變，管理所有掛在無(wú)線總線上的子站，負(fù)責(zé)維護(hù)幀結(jié)構(gòu)，分配周期定時(shí)信息。要監(jiān)控在總線注冊(cè)的子站狀態(tài)，在子站和子站間廣播通信質(zhì)量信息，顯示同步和等時(shí)模式子站的時(shí)隙安排，控制多址接入過(guò)程，保證輸出功率在某一電平之下。

　　直接序列超寬帶系統(tǒng)的物理層采用二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制技術(shù)，為了避免多徑衰落的影響，使用RAKE接收機(jī)接收信號(hào)。其多址接入技術(shù)采用直擴(kuò)碼分多址技術(shù)。由于UWB信號(hào)產(chǎn)生的特殊性，其脈沖成型技術(shù)為甚窄高斯單周脈沖，并使用空時(shí)編碼對(duì)其進(jìn)行編碼。

　　直接序列超寬帶系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路控制層（DLC）是由一系列幀長(zhǎng)為1394周期數(shù)倍的DLC幀構(gòu)成的，該幀由管理區(qū)域、數(shù)據(jù)區(qū)域、隨機(jī)區(qū)域等組成。數(shù)據(jù)鏈路控制層把資源分成兩部分，分別是用于等時(shí)時(shí)隙的預(yù)留帶寬和用于同步時(shí)隙的動(dòng)態(tài)帶寬。UWB總線協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖2。

　　直接序列超寬帶的1394匯聚層（CL）含有IEEE1394特定業(yè)務(wù)會(huì)聚子層（SSCS）和公共部分會(huì)聚子層（CPCS），它類似IEEE1394b鏈路層，負(fù)責(zé)1394事務(wù)處理層和UWB低層次之間的映射。

　　三、超寬帶技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　1.有線電視網(wǎng)絡(luò)及高清晰度電視技術(shù)

　　有線電視網(wǎng)是高效廉價(jià)的綜合網(wǎng)絡(luò)，它具有頻帶寬、容量大、多功能、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、支持多種業(yè)務(wù)連接千家萬(wàn)戶的優(yōu)勢(shì)，它的發(fā)展為信息高速公路的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。有線電視網(wǎng)成為貼近家庭的多媒體渠道，只不過(guò)它目前還是靠同軸電纜向用戶傳送電視節(jié)目，還處于模擬水平。高清晰度電視，屬于數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)，擁有的視頻、音頻效果。它與當(dāng)前采用模擬信號(hào)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)電視系統(tǒng)不同，采用了數(shù)字信號(hào)傳輸。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是廣播電視的主要發(fā)展趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)整合有效促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模效益的實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)整合不僅突破了有線網(wǎng)絡(luò)本地分散發(fā)展的空間限制，同時(shí)也集中優(yōu)勢(shì)打造出了引領(lǐng)有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的骨干企業(yè)，為站在更高起點(diǎn)上加快有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化、雙向化發(fā)展，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化、集約化運(yùn)營(yíng)提供了基礎(chǔ)和條件。

　　2.有線電視網(wǎng)絡(luò)中的超寬帶技術(shù)應(yīng)用

　　交互式電視點(diǎn)播系統(tǒng)和高清晰度電視業(yè)務(wù)的碼率高、數(shù)據(jù)量大，需要占用很大的帶寬和網(wǎng)絡(luò)資源，而數(shù)量巨大的用戶數(shù)引起了資源的短缺。為了解決有線電視網(wǎng)絡(luò)的帶寬問(wèn)題，引入超寬帶技術(shù)，因?yàn)樗褂脽o(wú)載波結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)配置成本低，只需要在系統(tǒng)前端和用戶側(cè)增加相應(yīng)裝置，就可以在不改變現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上傳輸U(kuò)WB數(shù)據(jù)流。

　　UWB技術(shù)具有類噪聲特性，傳送數(shù)據(jù)時(shí)在時(shí)域產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間非常短的脈沖信號(hào)，而有線電視系統(tǒng)中發(fā)送的載波信號(hào)會(huì)受到外界噪聲和其他信號(hào)的干擾后，系統(tǒng)可用帶寬和有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量會(huì)受到很大影響，UWB的短脈沖信號(hào)則不會(huì)對(duì)載波信號(hào)造成干擾。

　　在有線電視網(wǎng)絡(luò)中使用UWB技術(shù)存在一個(gè)固有的問(wèn)題，即有線電視網(wǎng)絡(luò)本身的固有頻率損耗會(huì)改變UWB脈沖信號(hào)的形狀和幅度，為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用預(yù)補(bǔ)償?shù)姆椒?。UWB數(shù)據(jù)進(jìn)入有線電視網(wǎng)之前先進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，這樣信號(hào)就容易通過(guò)同軸電纜系統(tǒng)，同時(shí)，UWB信號(hào)具有偽隨機(jī)特性，混合光纖同軸電纜網(wǎng)的噪聲電平高于其功率譜密度，信號(hào)傳送就不會(huì)受到影響。

　　有線電視網(wǎng)絡(luò)傳送UWB信號(hào)時(shí)，首先將數(shù)據(jù)分成視頻、音頻和數(shù)據(jù)流，頻道調(diào)制器將每一路信號(hào)與射頻混頻同時(shí)分配一臺(tái)號(hào)，RF信號(hào)進(jìn)入混合器后，混合器將這些信號(hào)合并為一個(gè)輸出信號(hào)，其他的視頻數(shù)據(jù)流調(diào)制成射頻信號(hào)后同混合器輸出的普通節(jié)目混合，然后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳輸。在接收端，系統(tǒng)將混合信號(hào)里的UWB信號(hào)提取出來(lái)，同時(shí)視頻和音頻數(shù)據(jù)被解調(diào)器解調(diào)出來(lái)。該技術(shù)的顯著特點(diǎn)就是在現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡(luò)中加入U(xiǎn)WB信號(hào)調(diào)制解調(diào)器，而無(wú)需對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行較大的改變。UWB信號(hào)被擴(kuò)展到50MHz～1GHz頻段范圍內(nèi)，在任何頻率處的信號(hào)能量都能低于該頻段處的噪聲電平。

　　四、應(yīng)用UWB技術(shù)的有線電視網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)絡(luò)的連接

　　將UWB技術(shù)應(yīng)用于有線電視網(wǎng)絡(luò)中，充分利用其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，基本不干擾現(xiàn)有的電視頻道，同時(shí)沒(méi)有占用或者很少占用頻道資源。同時(shí)，UWB的多址方式，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)量不少的并發(fā)用戶，有線電視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商可以充分利用