用UWB传输广播品质视频的需求

UWB宽频谱的优点
WiMedia联盟标准UWB的宽频率范围与528 MHz通道的主要优点之一，为通道容量的改善（高资料速率）。通道容量定义为透过通信通道，每秒可发送的最大资料量。 请参考下方的第一个方程式，可发现单输入单输出（SISO）通道的容量与频宽为直接正比关系。

因此可以看出，在这些限制下（无衰减、无干扰以及单一通道）容量会与频宽成正比，但与信号强度仅成对数比。使用大型UWB频谱的优点之一（相较于由ITU-R定义于5.138与5.150 GHz之间ISM频段窄频配置，也就是无线区域网路802.11系统通讯）现在显然易见：资料速度的潜在增加极显着，而UWB系统发送能力较低的限制，相对之下较不重要。

我们也要特别注意，当ρ因为干扰而受而限制时，抵消干扰的需要性也就更显着。稍后我们将讨论Tzero在UWB晶片组中实作的抵消干扰。 现在我们已扩大讨论范围纳入SIMO（单输入多输出）以及MIMO（多输入多输出）衰减通道。适用于衰减通道MIMO系统的容量方程式，也显示若det (IM + HH*)-> 1，容量就会变为0。若ρ值低（讯噪比弱或干扰严重）或通道（H或HH*）有问题时，会发生这种现象。通道可能在两方面成为问题：
1. 微衰减，接收信号非常弱而容量下降。在窄频系统更常发现这种现象（稍后详述）。相对之下UWB对此现象免疫。
2. 调整不量的通道矩阵H，是使用空间多工以传输更高资料速率的802.11(n) MIMO系统之问题所在。需要调整良好的通道矩阵以传输更高资料速率的802.11(n)系统，大多数散射环境无法支援几个（例如三或四个）空间独立通道，是非常严重的问题。

尽管802.11(n)支持者宣称理论上能达到150 Mbps尖峰资料速度，但却未能经由空间多工技术达到持续高传输速度。
　 Capacity Equations

＿白色高斯噪音对于加成白色高斯噪音（AWGN）
（无衰减）单通道，适用方程式如下：

C ρ SISO = B log2 (1 + ) bits/s

我们可以从这里看到单输入单输出通道的容量，与频宽B、讯噪比ρ成直接正比。更常见的用法是在干扰出现时，ρ为即讯噪干扰比的函数。

＿SIMO与MIMO衰减通道

此时容量方程式为：

C ρ MIMO = B log2(det (IM + HH*))

这里又再次看到，C代表通道容量、B为频宽、ρ为SNR、I为维度M（发送天线数）的单位矩阵，而H为发送器与接收器之间的通道矩阵（维度为MxN，M为发送天线数而N为接收天线数）。这里如同前例，容量会随着频宽线性比例增加而随着SNR对数比例增加。于是如前所述，UWB以更宽的频谱（为802.11的10到100倍之间）可产生更高的资料传输率。

上图显示UWB宽频谱的配置在通讯连线可靠性上的优点，此图为典型室内散射环境的频率图。我们可看到频率范围内，接收讯号功率变化剧烈（从高出平均值0 dB讯号强度几个dB，到相较于平均值-30 dB以上，即1/1000倍）。

peak与null之间的空隔也很重要。若假设RMS延迟分佈（接收讯号散射的衡量值）约为10 ns，那么不相关频率间隔衡量值的同调频宽（coherence bandwidth）约为16 MHz。相当有趣地，它与单一802.11通道的频宽大致相同（而且约为802.11n委员会所提出之新40 MHz通道的一半）。也就是说频谱中20 MHz区域会不断遇上严重的衰减或无讯号状态，因此无法有效用于通讯。

WiMedia联盟版本的UWB，採用跨越三道528 MHz通道的1.584 GHz频谱。将近有100个以上的这些peak与null可产生相当不错的平均效果，也就是说整个1.584 GHz的频宽会发生严重衰减的机率相当小。

任何努力想成为「常开」状态的通讯连线，非常需要有内在频率多样性。在资料网路上，周期性衰减并非严重问题，因为只要连线层或网路层重新发送，通常就能确保资料抵达目的，即使有些延迟。但对时间特别敏感的应用，例如视讯或音讯，衰减就会造成灾难性的影响。因此，使用非常宽的频率范围是迈向可靠、高频宽通讯的关键第一步。

总之，WiMedia联盟的UWB标准指定通道频宽为528 MHz，通常跨越三条这种通道。WiMedia UWB使用的频宽，约为下一代40 MHz无线区域网路系统的40倍。这种宽频谱的优点有两个：
1. 通道容量与通道频宽成线性比例增加。
2. 频率多样性大幅降低微衰减发生的可能性，因此大幅提昇连线可靠性。
　

图说：WiMedia 联盟系统架构