近來，人們可能會注意到，在通信" title="通信">通信領域出現了一個新的技術詞匯——超寬帶" title="超寬帶">超寬帶無線通信，實際上，超寬帶無線電的歷史淵源，可以追溯到一百年前波波夫、馬可尼發明越洋無線電報的時代。現代意義上的超寬帶UWB（UltraWide Band）無線電，又稱沖激無線電（Impulse Radio）技術，出現于1960年代，但其應用一直僅限于軍事、災害救援搜索雷達定位及測距等方面。2002年2月14日，這項無線技術首次獲得了美國聯邦通信委員會（FCC）的批準用于民用通信，從而引起了世界各國的廣泛關注，自1998年起，FCC對超寬帶無線設備對原有窄帶無線通信系統的干擾及其相互共容的問題開始廣泛征求業界意見，在有美國軍方和航空界等眾多不同意見的情況下，FCC仍開放了UWB技術在短距離無線通信領域的應用許可，這充分說明此項技術所具有的廣闊應用前景和巨大的市場誘惑力。

       UWB是一種無載波通信技術，它不采用正弦載波，而是利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。一般認為-10dB相對帶寬超過25％，或-10dB絕對帶寬超過1.5GHz就稱為超寬帶，后來FCC又將此帶寬值修改為500MHz。由計算信道容量的Shannon公式可知，在信道容量一定的情況下，帶寬與信噪比可以互補。UWB的帶寬非常寬，目前FCC開放的頻段是3.1-10.6 GHz，故UWB系統發射的功率譜密度可以非常低，甚至低于FCC規定的電磁兼容背景噪聲電平（-41.3dBm—FCC Part15），所以短距離UWB無線通信系統與其他窄帶無線通信系統可以共存。UWB的傳輸速率可達幾十Mbps～幾Gbps；其收發信機結構簡單，成本低于全數字化；并且其固有的抗多徑衰落功能很強。UWB發射脈沖持續時間遠小于脈沖重復周期，平均發射功率很低，使UWB技術在實現超寬帶信號時域波形高傳輸數據率的同時也有著低功耗的顯著優點。超寬帶技術在實現同樣傳輸速率時，功率消耗僅有傳統技術的1/10-1/100。另外，由于功率譜密度非常低，幾乎被湮沒在各種電磁干擾和噪聲中，具有隱蔽性好、低截獲率、保密性好等非常突出的優點，能很好的滿足現代通信系統對安全性的要求。由于UWB信號定位精度高且具有很強的穿透能力，可探測地雷等地下物體、墻壁后方空間的物體，所以在透視成像雷達、人體醫學成像、穿地探測雷達等方面也得到了越來越多的應用。

       此外，UWB無線通信技術的另一優勢是其單位區域內通信容量可超過每平方米1000Kbps，而IEEE802.11b僅為每平方米1Kbps，藍牙技術為每平方米30Kbps，IEEE802.11a也只為每平方米83Kbps。UWB被稱做是短距離無線通信技術的一張王牌，其應用十分廣泛，該技術有望很快實用，并在短距離數字化的音視頻無線鏈接、短距離寬帶高速無線接入等相關領域得到普及。伴隨著UWB對民用無線通信領域的開放，美國等發達國家的半導體廠商和設備制造商都在加緊研究開發實用系統。英特爾、TI、摩托羅拉和索尼等一些大公司將在近期進入超寬帶技術無線數據通信市場。此外，美國的Time Domain、Multispectral Solutions以及美國XtremeSpectrum等公司也在進行UWB無線設備的開發和生產。

       由于UWB信號是一種非正弦的窄脈沖，其所占的頻帶非常寬。所以傳統的基于正弦電磁波，正弦信號諧振以及付氏變換的頻域分析等電路設計理論已經不能適應超寬帶無線系統的需求。自從19世紀初建立付氏變換的理論以及后來無線電技術的發明以后，近一個多世紀當中，無線通信傳輸理論基本上都是建立在正弦波的基礎上的。正弦電磁波，波長和頻率的概念在人們的頭腦中是根深蒂固的。然而，如同勻速圓周運動僅是經典力學與天文學中的理想情況一樣，在電磁場與電路理論等領域中，除了基于正弦函數的特例以外，還在更加廣闊的空間。如非正弦電磁波在雷達中的成功應用、分形天線、Walsh函數、小波變換，UWB無線通信等都對傳統的電磁場與電路理論提出了新的挑戰。人們已經開始探索新的理論來解決所面臨的新問題，如時域瞬態電磁學、超寬帶電磁學、計算電磁學、序率理論等。但是，僅就超寬帶無線通信系統而言，信號是納秒至微微秒級的窄脈沖，其所涉及的頻帶從幾KHz到幾十GHz；對于該系統中的任一元件來說，如果要同時應用原有傳統的電磁場理論，分布參數和集中參數電路理論或傳輸線理論來加以討論求解，顯然是不現實的。就是目前人們所采用的時域有限差分FDTD方法也是非常繁瑣耗時的。而且，上述一些理論方法也只是針對某一種特定情況或特定的技術問題，大多還是以正弦波為基礎的概念，尚未對UWB射頻電路設計的許多實際應用問題給出更有效的手段。因此，人們迫切需求一種新的適應UWB應用的射頻電路設計理論。
       目前，國際上關于UWB在短距離無線通信領域的研究與開發已經進入制定標準的階段，IEEE802.15.3a工作組已收到多項提案。UWB目前采用的主要調制方式有：脈沖幅度調制PAM；通斷鍵控調制OOK；跳時脈位調制TH-PPM；跳時/直擴二進制移頻鍵控調制TH/DS-BPSK。就上述四種調制方式而言，綜合考慮可靠性、有效性及多址性能等因素，目前廣泛關注的后兩種調制方式TH-PPM和TH-DS-BPSK。二乾的區別是在采用匹配濾波器的單用戶檢測情況下，TH-DS-BPSK的性能要優于TH-PPM。而對TH/DS-BPSK而言，在速率高時，應優先選擇DS-BPSK方式，在速率低時，由TH-BPSK受遠近效應的影響要小，此時應選擇TH-BPSK方式，在采用MMSE檢測方式的多用戶接收機應用情況時，兩者差別不大；但在速率較高時，TH/DS-BPSK的性能還是要優于TH-PPM系統，以往有關研究部門開展UWB的研究主要是集中在雷達技術的應用背景方面，基保對UWB天線、UWB雷達信號的檢測以及高功率窄脈沖的產生等也得出了許多有益的研究成果；但是在我國電磁兼容的環境下，該項技術如何共存應用乃至頻譜規則都是亟待解決的課題。在2002年召開的國際電聯ITU-R第一研究組的全體會議上，確立了關于“使用超寬帶的無線電設備與無線電通信業務之間兼容性”的新課題。該課題主要研究使用超寬帶的無線電設備對現有電磁環境和無線電通信業務的影響，以及為了不對現有無線業務造成不可接受的干擾，對使用超寬帶的無線電設備有何要求以及相應的計算方法等。近期我國國家無線電監測中心也與北京郵電大學等合作設立相應的研究課題，對制定我國相應的技術標準以及電磁兼容等方面的問題具有重要意義。目前，我國人口眾多，商業經濟活動非常密集，在頻譜資源十分珍貴的情況下，短距離寬帶無線通信的地位日趨重要，其各種應用將擁有巨大的市場；我國863計劃也對此項技術給予關注，在個人通信領域設立了“超寬帶無線傳輸技術的研究與開發”的子課題。

       最近，值得注意的是有關超寬帶無線通信標準化的新動向。一個稱為多頻帶OFDM聯盟（MBOA）的組織正式成立，該聯盟的主要成員有美國英特爾、三菱電機、松下電器產業、荷蘭飛利普電子、韓國三星電子、美國Staccato Communications、美國德州儀器、美國Time Domain以及以色列的Wisair等公司，MBOA的主要宗旨是摒棄沖激無線電的超寬帶方案，回過去來又力推其多頻帶的OFDM方案，即將FCC開放的從3.1-10.6GHz的7.5GHz的頻段劃分成十幾個500-600MHz左右的子頻帶，然后在每個子頻帶上采用OFDM技術實現寬帶無線通信。這樣若同時利用多個子頻帶時就可以實現速率達到100-500MHz以上的超寬帶無線通信。據分析，這里面顯然有著技術方面以外的原因。

       因為，沖激無線電方案的倡導者量度些早期投身超寬帶無線通信研究與開發的中小公司，主要以美國MSSI、XtremeSpectrum等公司為代表，他們擁有大量沖激無線電方案的發明專利；而后來居上的大公司顯然不愿意受到這些專利的制約。因此，在制定超寬帶無線通信標準的過程中，這兩種方案競爭得非常激烈。表現在2003年7月21-25日在美國舊金山市召開的IEEE802.15.3a會議上，會上最初共有6個提案，到會議第三天（即23日）只剩下了由美國德州儀器和英特爾等公司為首的多頻帶OFDM聯盟，和以美國XtremeSpectrum(XSI)為主的XSI聯盟所提出的兩個方案。第4天（即24日），在兩聯盟代表們進行小組公開討論后進行了投票，結果多頻帶OFDM聯盟獲得88票，而XSI聯盟得到67票。在隨后舉行的批準投票中，多頻帶OFDM聯盟必須得到75%的贊成票才能成為最終統一標準方案。但最后的結果是95票贊成，63票反對。贊成票僅為全部投票數的約60％，沒有達到75％，沒能實現超寬帶標準的統一。職能留待2003年9月14日至19日在新加坡召開的下一次會議上加以解決，不過要達成統一的超寬帶標準也并不容易，我們將拭目以待。