Bundesnetzagentur

UWB (Ultra Wideband)

Technik

UWB

Nach dem Theorem des Informationstheoretikers C. E. Shannon, das die Kapazität eines Übertragungskanals anhand der Bandbreite und der Leistung des Sendesignals berechnet, erhöht sich die Kanalkapazität linear mit der Bandbreite des Sendesignals und in logarithmischer Weise mit dessen Leistung. Bei herkömmlichen Funksystemen wie Bluetooth und WLAN ist die verfügbare Bandbreite schmal und konstant, weshalb man die Kanalkapazität nur erhöhen könnte, indem man die Sendeleistung steigert. Da die Kapazität nur logarithmisch mit der Sendeleistung wächst, wäre diese Maßnahme wenig effizient. Demgegenüber arbeitet UWB auf einem sehr breiten Frequenzband, sodass die notwendige Sendeleistung deutlich reduziert werden kann, um die gleiche Kanalkapazität zu erreichen. Somit lassen sich sehr große Datenmengen bei einer sehr geringen Leistungsaufnahme des Senders übertragen.

Je nach verwendetem Frequenzbereich ist die UWB-Sendeleistung auf maximal 75 milliardstel Watt pro MHz beschränkt, entsprechend einer Leistungsdichte von -41,3 dBm/MHz EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power). Die gesamte Ausgangsleistung des UWB-Senders darf 1 Milliwatt nicht überschreiten. Damit können theoretisch Übertragungsraten von 20 GBit/s in 5 m Entfernung, 10 GBit/s in 10 m Entfernung und 1 GBit/s in 20 m Entfernung realisiert werden. Auch lassen sich mit diesen Vorgaben äußerst Strom-sparende UWB-Schaltungskomponenten entwickeln.

Bei schmalbandigen Funksystemen gibt es im Übertragungskanal zudem das starke Pegelschwankungen hervorrufende Mehrwege-Problem, d. h. auf verschiedenen Wegen zum Empfänger gelangende Signale überlagern sich und verstärken sich oder löschen sich aus je nach gegenseitiger Phasenlage. So beträgt die Fadingtiefe z. B. bei GSM 20 bis 30 dB, was in Form höherer Sendeleistungen in der Funkplanung berücksichtigt werden muss. Bei UWB hingegen sind Signaleinbrüche infolge von Auslöschung durch verschiedene Ausbreitungswege nur schwach ausgeprägt. Stattdessen werden Frequenzbereiche mit starker Dämpfung durch Frequenzbereiche mit schwacher Dämpfung kompensiert. Das führt sogar dazu, dass beim UWB-Betrieb innerhalb von Räumen alle reflektierten Signale zur Erhöhung des Nutzpegels beitragen.

 

Weiterführende Informationen

Ausführliche Informationen zu UWB.

 

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