UWB技術是一種新型的無線通信技術。它通過對具有很陡上升和下降時間的沖激脈沖進行直接調制，使信號具有GHz量級的帶寬。超寬帶技術解決了困擾傳統(tǒng)無線技術多年的有關傳播方面的重大難題，它具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復雜度低、能提供數厘米的定位等優(yōu)點。 1 超寬帶信號及其特點 美聯(lián)邦通信委員會（FCC）規(guī)定： 部分帶寬號稱為UWB信號。其中，部分帶寬為信號功率譜密度在-10dB處測量的值。在發(fā)射端，數據直接對射頻脈沖調制，再通過可編程延時器件對脈沖進一步時延控制，通過超寬帶天線發(fā)射出去。在接收端，信號通過相關器與本地模板波形相乘，積分后通過抽樣保持電路送到基帶信號處理電路中，由捕獲跟蹤部分、時鐘振蕩器和（跳時）碼產生器控制可編程延時器，根據相應的時延產生本地模板波形，與接收信號相乘。整個收發(fā)信機幾乎全部由數字電路構成，便于降低成本和小型化。

　　一、超寬帶技術的基本原理

　　2002年2月，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）修訂了第15標準，定義UWB信號為相對帶寬（信號帶寬與中心頻率之比）大于0.2，或在傳輸的任何時刻帶寬不小于500MHz的信號，其中信號帶寬定義為：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)是有著其獨特之處的。從時域上講，一般的通信系統(tǒng)是通過發(fā)送射頻載波進行信號調制，而UWB是利用起、落點的時域脈沖（幾十納秒）直接實現調制，超寬帶的傳輸把調制信息過程放在一個非常寬的頻帶上進行，而且以這一過程中所持續(xù)的時間來決定帶寬所占據的頻率范圍。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，會出現什么問題？答案：頻率選擇性衰落。本問題比較難以描述，簡單打個比方，就好比一輛很寬的汽車行駛在一個比它窄的公路上。或者說一個餅干生產線，流水線上，大量的餅干進入一個較窄的接收通道，必然兩旁的餅干都會掉落到地上。實際通信中，分配給你的頻帶資源+真實的傳播環(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，信道能夠承載的數據速率就越高。

　　二、超寬帶技術在家庭網絡中的應用

　　1.家庭網絡

　　家庭網絡系統(tǒng)，由至少一個電器件和網絡管理器，以及應用于其中，使其可通訊的具有既定協(xié)議的網絡構成，網絡管理器通過網絡向電器件傳輸既定的請求信息包，電器件根據請求信息包執(zhí)行既定功能，判斷上述請求信息包內是否包含有用于提示多個接收方的地址，并根據判斷傳輸響應信息包。本發(fā)明其內設有作為通用通訊標準的控制協(xié)議，具有控制及監(jiān)視家庭網絡系統(tǒng)內的家電等功能。根據請求信息包的接收方地址，調整響應信息包的傳輸始點，從而控制網絡上的通信量。

　　2.直接序列超寬帶通信子網技術

　　采用單頻帶體制的DS-UWB系統(tǒng)是家庭網絡比較理想的方案。DS-CDMA建議采用了雙頻帶（3.1～5.15GHz加 5.825～10.6GHz）的方法，DS-UWB無線通信系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

　　與無線1394網橋綜合的家庭網絡結構支持IEEE1394固定連接和DS-UWB無線連接。無線UWB總線系統(tǒng)的拓撲結構是呈現星形，HUB 位置不是固定不變，管理所有掛在無線總線上的子站，負責維護幀結構，分配周期定時信息。要監(jiān)控在總線注冊的子站狀態(tài)，在子站和子站間廣播通信質量信息，顯示同步和等時模式子站的時隙安排，控制多址接入過程，保證輸出功率在某一電平之下。

　　直接序列超寬帶系統(tǒng)的物理層采用二進制相移鍵控調制技術，為了避免多徑衰落的影響，使用RAKE接收機接收信號。其多址接入技術采用直擴碼分多址技術。由于UWB信號產生的特殊性，其脈沖成型技術為甚窄高斯單周脈沖，并使用空時編碼對其進行編碼。

　　直接序列超寬帶系統(tǒng)的數據鏈路控制層（DLC）是由一系列幀長為1394周期數倍的DLC幀構成的，該幀由管理區(qū)域、數據區(qū)域、隨機區(qū)域等組成。數據鏈路控制層把資源分成兩部分，分別是用于等時時隙的預留帶寬和用于同步時隙的動態(tài)帶寬。UWB總線協(xié)議棧結構如圖2。

　　直接序列超寬帶的1394匯聚層（CL）含有IEEE1394特定業(yè)務會聚子層（SSCS）和公共部分會聚子層（CPCS），它類似IEEE1394b鏈路層，負責1394事務處理層和UWB低層次之間的映射。

　　三、超寬帶技術在有線電視網絡中的應用

　　1.有線電視網絡及高清晰度電視技術

　　有線電視網是高效廉價的綜合網絡，它具有頻帶寬、容量大、多功能、成本低、抗干擾能力強、支持多種業(yè)務連接千家萬戶的優(yōu)勢，它的發(fā)展為信息高速公路的發(fā)展奠定了基礎。有線電視網成為貼近家庭的多媒體渠道，只不過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，屬于數字電視的標準，擁有的視頻、音頻效果。它與當前采用模擬信號傳輸的傳統(tǒng)電視系統(tǒng)不同，采用了數字信號傳輸。數字化和網絡化是廣播電視的主要發(fā)展趨勢。網絡整合有效促進了網絡規(guī)模效益的實現，網絡整合不僅突破了有線網絡本地分散發(fā)展的空間限制，同時也集中優(yōu)勢打造出了引領有線網絡發(fā)展的骨干企業(yè)，為站在更高起點上加快有線網絡數字化、雙向化發(fā)展，推進網絡產業(yè)化、集約化運營提供了基礎和條件。

　　2.有線電視網絡中的超寬帶技術應用

　　交互式電視點播系統(tǒng)和高清晰度電視業(yè)務的碼率高、數據量大，需要占用很大的帶寬和網絡資源，而數量巨大的用戶數引起了資源的短缺。為了解決有線電視網絡的帶寬問題，引入超寬帶技術，因為它使用無載波結構，網絡配置成本低，只需要在系統(tǒng)前端和用戶側增加相應裝置，就可以在不改變現有有線電視網絡結構的基礎上傳輸UWB數據流。

　　UWB技術具有類噪聲特性，傳送數據時在時域產生持續(xù)時間非常短的脈沖信號，而有線電視系統(tǒng)中發(fā)送的載波信號會受到外界噪聲和其他信號的干擾后，系統(tǒng)可用帶寬和有線網絡的傳輸容量會受到很大影響，UWB的短脈沖信號則不會對載波信號造成干擾。

　　在有線電視網絡中使用UWB技術存在一個固有的問題，即有線電視網絡本身的固有頻率損耗會改變UWB脈沖信號的形狀和幅度，為了解決這個問題，可以采用預補償的方法。UWB數據進入有線電視網之前先進行預補償，這樣信號就容易通過同軸電纜系統(tǒng)，同時，UWB信號具有偽隨機特性，混合光纖同軸電纜網的噪聲電平高于其功率譜密度，信號傳送就不會受到影響。

　　有線電視網絡傳送UWB信號時，首先將數據分成視頻、音頻和數據流，頻道調制器將每一路信號與射頻混頻同時分配一臺號，RF信號進入混合器后，混合器將這些信號合并為一個輸出信號，其他的視頻數據流調制成射頻信號后同混合器輸出的普通節(jié)目混合，然后轉換為光信號，經過光纖傳輸。在接收端，系統(tǒng)將混合信號里的UWB信號提取出來，同時視頻和音頻數據被解調器解調出來。該技術的顯著特點就是在現有有線電視網絡中加入UWB信號調制解調器，而無需對有線電視網絡進行較大的改變。UWB信號被擴展到50MHz～1GHz頻段范圍內，在任何頻率處的信號能量都能低于該頻段處的噪聲電平。

　　四、應用UWB技術的有線電視網絡和家庭網絡的連接

　　將UWB技術應用于有線電視網絡中，充分利用其技術優(yōu)點，基本不干擾現有的電視頻道，同時沒有占用或者很少占用頻道資源。同時，UWB的多址方式，可以實現數量不少的并發(fā)用戶，有線電視網絡服務商可以充分利用