超宽带(Ultra Wide Bandwidth)无线通信早期应用主要是在雷达和军事方面。但随着研究的深入和相关技术的发展，已逐步转向在通信应用方面的研究。超宽带技术是由一系列周期非常短、频率非常高的脉冲波实现的一种通信方式，通常也被称为脉冲">通信技术。根据FCC的定义，信号的10dB带宽不小于信号中心频率的20%或者信号的10dB带宽大于500MHz都是超宽带信号。和传统窄带技术相比，超宽带技术有如下几个优势：高速的数据数率、丰富的多径差异性、极低的功率消耗，而且多址的实现也较简单。这些特性使得超宽带技术成为一种短距离无线通信的可行技术。由于超宽带的信号范围和已有的窄带设备之间有重叠，FCC对超宽带的发射功率作了限制规定。为了能在限定的发射功率下获得期望的性能，人们进行了大量的研究，提出了许多方案，其中一种利用MIMO技术和UWB结合。
1、引言
1.1UWB技术
超宽带(Ultra Wide Bandwidth)无线通信早期应用主要是在雷达和军事方面。但随着研究的深入和相关技术的发展，已逐步转向在通信应用方面的研究。超宽带技术是由一系列周期非常短、频率非常高的脉冲波实现的一种通信方式，通常也被称为脉冲通信技术。根据FCC的定义，信号的10dB带宽不小于信号中心频率的20%或者信号的10dB带宽大于500MHz都是超宽带信号。和传统窄带技术相比，超宽带技术有如下几个优势：高速的数据数率、丰富的多径差异性、极低的功率消耗，而且多址的实现也较简单。这些特性使得超宽带技术成为一种短距离无线通信的可行技术。由于超宽带的信号范围和已有的窄带设备之间有重叠，FCC对超宽带的发射功率作了限制规定。为了能在限定的发射功率下获得期望的性能，人们进行了大量的研究，提出了许多方案，其中一种利用MIMO技术和UWB结合。
1.2MIMO技术
多天线(MIMO)技术能在不增加带宽和发射功率的情况下成倍提高通信系统的容量和频谱利用率，因而成为新一代移动通信系统的关键技术及热门研究课题。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线，利用无线信道的多径特征来抑制信道衰落。MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高的通信容量和频谱利用率，同时可提高信道的可靠性，降低误码率。MIMO系统在收发两端使用多个天线，每个收发天线对之间形成一个MIMO子信道，假定发射端有M个发射天线，接收端有N个接收天线，则在收发之间就形成了N×M的信道矩阵H，在某一时刻t，信道矩阵H为：
其中H阵中的元素为任意一对对应收发天线之间的增益。对于信道矩阵参数确定MIMO信道，假定发送端不知道信道信息，总的发送功率为P，与发送天线的数量M无关;接收端的噪声用N×1矩阵n表示，它的元素是静态独立零均值高斯复数变量，各个接收天线的噪声功率均为σ2;发送功率平均分配到每一个发送天线上，则容量公式为：
固定N，令M增大，使得，则容量公式近似可以表示为：
从上式可见，此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。因此可利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。MIMO技术成功之处在于它能够在不额外增加所占用的信号带宽的前提下带来无线通信的性能上几个数量级的改善。
1.3MIMO-UWB技术
将MIMO技术用于UWB系统具有很高的链路可靠性和速率适配能力，与窄带无线通信系统不同，UWB系统中多径衰落的影响要小得多，因为UWB非常窄的脉冲在多径传播时引起大量独立的衰落信号分量能够被分辨，从而能实现有效的多径信号分集接收。MIMO-UWB系统能够在时域上很好地解决有害的码间干扰和信道间干扰问题，原因在于接收信号具有良好的自相关及互相关特性。
近年来，国外开始进行MIMO技术在超宽带系统中的应用研究，出现了一些研究结果[1-6]。本文对MIMO-UWB方向的国内外研究结果进行综述，包括MIMO-UWB系统的多址技术、发射链路技术和接收与检测技术等。