第二章 超寬頻脈衝通訊系統
2.2 基本介紹
脈衝無線電系統使用的訊號，與傳統通信技術不同的是，而是一種無載波通信技 術，即它不採用載波，是由一連串由單一基本脈衝波型所衍生的短週期脈衝。脈衝波型 的寬度從0.2ns到1ns。在接收方面，能夠直接從接收脈衝中解調回復出資訊流，由於每 兩個脈衝之間有極長的靜默時間，讓頻道脈衝能衰減至零，因而讓符號間的干擾幾乎可 以降低至零，故不須使用等化器;同樣以發射器來說，被資訊位元所調變的極窄脈衝訊 號直接透過射頻電路和天線發射出去，不需要經過將基頻訊號提升到射頻發送。所以，
超寬頻脈衝通訊在系統功耗和製造成本都可以控制得很低而簡化架構。
2.2.1 定義
FCC定義當部份頻寬（fractional bandwidth, B
f
）超過20%，或是訊號的-10dB傳輸頻 寬超過500MHz時，都統稱為超寬頻通訊系統[1]。參照圖2-1，其中部份頻寬定義為
c
f f
B = B
而
B = f H − f L
代表-10dB頻寬，2
L H C
f
f f +
=
為中心頻率， f 以及H
f 分別為高頻與L
低頻的-10dB 截止點。為了使超寬頻段與現有的無線通訊窄頻系統共存，也嚴格訂立了 功率發射頻譜密度(Power Spectral Density, PSD)的限制，如果以室內的應用來看，在 頻率範圍為3.1GHz ~ 10.6GHz 之內，其PSD不可以超過－41.3dBm，以避免干擾到其它 的通訊系統，因此超寬頻通訊系統比其它通訊系統有更低的功率消耗。f c
f L f H
圖 2-1 脈波訊號示意圖
2.2.2 特性與優點
以下將介紹超寬頻脈衝通訊的特性與優點，以期能設計出符合要求的硬體裝置 [4,5]。
(1)高速的資料傳輸率 偽隨機化(Pseudo-random Noise sequence)後，接收端必須知道傳送端的脈衝序列，
方能正確收到訊號，無疑使得脈衝的偵測將更加困難，因此具備高度的安全性。
(5)定位解析度高
採用超寬頻脈衝通訊，由於窄脈衝具有很高的定位解析度，很容易將定位與通信合 一，而常規無線電難以做到這一點。同時窄脈衝具有極強的穿透能力，可在室內和地下 進行精確定位[6]。而全球定位系統(Global Position System, GPS)只能工作在定位衛星 的可視範圍之內，超短脈衝定位器可以給出相對位置，其定位精度可達厘米級。
(6)多徑分辨能力強
由於常規無線通信的射頻信號大多為連續信號或其持續時間遠大於多徑傳播時間，
多徑傳播效應(multipath effect)限制了通信品質和資料傳輸速率，常引起失真。傳統的 窄頻接收器將多徑能量與耙式接收器(Rake receiver)合併。接收器的一個耙齒處理一條 路徑，每一個耙齒均會增加電路複雜性、功耗及儲存要求。由於超寬帶無線電發射的是 持續時間極短的窄脈衝，其能導致多條可分解的路徑，因此多徑信號在時間上是可分離 的。