UWB系统的测试解决方案

UWB信号的产生方式

　　基带脉冲形式

　　基带脉冲形式是UWB通信最早采用的信号形式。它利用脉宽在ns、亚ns级的基带脉冲序列进行通信，通常通过脉冲位置调制(PPM)、脉冲极性调制或脉冲幅度调制(PAM)等调制方式携带信息。脉冲可以采用不同的波形，如高斯波形、升余弦波形式等，而且占空比也很小，所以有很强的多径信道分辨能力和抗多径性能。因为不需要调制载波和本振，所以收发信机结构简单、成本较低，同时系统的功耗比传统的无线电系统要低得多。另外，这种脉冲信号穿透能力强，定位和测距精度很高，可以达到cm量级，同时可以在动态中实现定位功能。但是基带脉冲中包含较多的低频分量，所以在FCC关于UWB通信功率谱的规定下，频谱利用率不高，但可以通过脉冲波形优化设计加以改善。

　　脉冲压缩形式

　　对于基带脉冲形式而言，由于其脉宽较窄、占空比较低，因此信号能量相对较小，对于远距离的探测和通信并不适用。因此在军事领域，为了尽可能地提高探测距离，脉冲压缩方式的超宽带信号有了广泛的应用场合，其基本的表现形式有线性调频等。对于线性调频的脉冲压缩体制，可以在比较宽的时间内实现相应的线性调频，其频带覆盖范围符合FCC对超宽带信号的定义，因此具有距离分辨率强等超宽带系统特有的优点。除此之外，由于线性调频的调制时长可以根据需求定义，因此其信号能量远大于基带脉冲形式，可以满足远距离的目标探测需求。如图1所示为基于DDS产生的超宽带雷达信号实现框图。

　　调制载波形式

　　通过调制载波可以将UWB信号搬迁到合适的频段进行传输，可以更加有效灵活地利用频谱资源。同时可以利用现有通信系统中采用的方法，技术成熟度、工艺稳定度很高，在实现高速系统方面更容易些。2003年IEEE 802.15.3a工作组征集提案时，Intel、TI和Xtreme Spectrum分别提出了多频带、正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、直接序列码分多址(Direct Sequence Code Division Multiple Access，DS-CDMA)等3种方案，后来多频带方案与正交频分复用方案融合，从而形成了以TI、Intel等公司为首的MB-OFDM和以Xtreme Spectrum、Freescale等公司为主的DS-CDMA两大联盟。

　　从技术上来讲，MB-OFDM和DS-CDMA无法彼此妥协。通过这几年的发展，MB-OFDM已经逐渐取代DS-CDMA成为未来无线宽带的热门技术。图2为MB-OFDM系统的信号结构。