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UWB:构建无线多媒体个域网的生力军
http://www.c114.net ( 2007/11/28 09:24 )
随着移动通信十几年来的蓬勃发展及WLAN等技术的商业应用,无线技术已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。近年来,短距离宽带无线接入技术发展迅速,而其中的超宽带UWB技术是目前最受关注的一种短距离高速无线通信技术。 自从2002年FCC通过对民用领域开放的规范后,由于其超高的传输速度、超低的功率、低成本与超高的频谱资源利用率等优势能满足无线发展要求,给现有的无线传输技术带来强大的冲击。特别是传统的采用脉冲无线电的超宽带技术,起初也被称为无线载波通信,它是一种不同于传统的窄带无线传输技术,也不同于3G蜂窝网中的扩频宽带技术,直接对ns级的脉冲进行调制,从而产生超宽带信号,而超宽带所有的优点都源于此。 UWB的标准化情况 目前UWB标准化的工作还没有完成,一些技术问题需要不断完善,但它将可能成为新一代WLAN和WPAN的技术基础,从而实现超高速宽带无线接入。专家指出,在军事需求和商业市场的推动下,UWB技术将会进一步发展和成熟起来。 在UWB物理层两种技术方案中,DS-UWB产业发展相对领先,目前已有多款商用芯片问世,产业发展进入模块阶段(IEEE1394和PCI应用模块、无线USB应用模块)。IEEE802.15.3a高速UWB的上层协议由WiMediaAlliance负责。2005年3月,WiMedia联盟与MB-OFDM联盟合并,显著提高了开发超宽带标准和互操作性的效率,但这并没有改变最终结果。经过四年争论之后,IEEE负责802.15.3aUWB标准的任务小组经全体投票一致通过决定解散,消费者将自己选择他们认为最方便、最实用的技术。与此同时,WiMedia联盟建议欧洲的行业协会和标准化组织Ecma International的成员采用其MB-OFDM标准作为消费产品中使用的UWB全球标准,并将标准提交ISO/IECJTC1快速通过。 尽管标准争夺激烈,但国际电信联盟第一研究组在2006年2月22日给予了UWB全球性监管标准的地位。该标准包括对于发射频谱和带宽的新定义、对于自由空间多余发射的限制、测量射频噪声的频率独立方法、UWB传送测量、UWB的关键特性、UWB器件对其他RF系统的影响以及用于推出UWB系统的框架等内容。业界认为,该标准的最有价值且最重要的部分,是长达800页对UWB基于现有RF系统影响的描述。对于给出关于UWB监测方法的精确定义以及为实现实用系统提供的指导方法等内容也都非常有用。据报道,欧盟射频频谱委员会已经批准了欧洲的UWB规划。在国内,UWB的技术和市场都在飞速发展,中国通信标准化协会(CCSA)日前在国内率先完成“UWB与TD-SCDMA干扰保护研究”的研究报告。“UWB与IMT-2000FDD”、“UWB与GSM”、“UWB与IMT-Advanced”等研究报告也在按部就班地进行当中。 根据市场研究机构Northern Sky Research(NSR)的最新报告显示,2006年是UWB极其重要的一年,相关产品已经在全球大量涌现。而据InStat预测,从2006年开始到2008年,UWB设备将以每年400%的增长率增长。美国Unstrung Insider公司也预测,2007年全球基于UWB的电子产品和芯片组的出货量将达到4500万个,而这一市场可能会增长到6.3亿美元。 无线个域网多媒体是UWB的重要据点 UWB无线通信技术的主要功能包括无线通信和定位功能。进行高速无线通信(速率在100Mbit/s以上)时,传输距离较近,一般在10~20m;进行较低速率无线通信和定位时,传输距离可更远。UWB技术采用无载波脉冲方式时,具有较强的透视功能,可以穿透数层墙壁进行通信、成像或定位。与全球定位系统(GPS)相比,UWB技术的定位精确度更高,可以达到10~20cm的精度。正是凭借着短距离传输范围内的高传输速率及高精确度这一巨大优势,UWB进入民用市场之初就将其应用定位在了无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)上。在这样一种小范围内进行高速通信,可以使人们摆脱线缆的束缚,使各种设备以高速无线进行连接。根据超宽带无线传输的特性,UWB技术可以应用于无线多媒体家域网、个域网、雷达定位和成像系统、智能交通系统以及应用于军事、公安、救援、医疗、测量等多个领域。在无线多媒体个域网中,各种数字多媒体设备根据需要在小范围内组成自组织式的网络,相互传送多媒体数据,并可以通过安装在家中的宽带网关接入因特网。数字多媒体设备是那些需要收发视频、音频、文本、数据等数字多媒体信息的设备,如数码摄像机、数码照相机、MP3播放器、DVD播放器、数字电视、台式机、笔记本电脑、打印机、投影仪、扫描仪、摄像头、手机、各种智能家电、机顶盒等。 UWB技术与现有的其他无线通信技术相比,数据传输速率高、功耗低、安全性好。UWB技术可以实现的速率超过1Gbit/s,与有线的USB2.0接口相当,远远高于无线局域网802.11b的11Mbit/s,也比下一代无线局域网802.11a/g的54Mbit/s高出近一个数量级。UWB通信的功耗较低,能更好地满足使用电池的移动设备的要求。另外,UWB信号的功率谱密度非常低,信号难以被检测到,再加上采用的跳频、直接序列扩频等扩频多址技术,使非授权者很难截获传输的信息,因而安全性非常好。随着多媒体应用的发展,其内容大小和所需传输速率还将不断提高。因此,在目前的无线通信技术中,只有UWB技术可以满足构建无线多媒体家域网的要求。 总之,无线通信已经迅速渗入到我们的生活之中,不断增长的容量需要一种不对现有通信系统造成影响的新的无线通信方案,而超宽带脉冲无线电系统正好满足了这一要求。在科研人员的努力下,不久的将来技术将会更加完善、更加有效地服务于人们的生活。
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