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超宽带UWB技术发展与展望

来源:中国联通网站?? 2007年07月16日 ?? 收藏0

  超宽带UWB)技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术,利用频谱极宽的超短脉冲进行通信,又称为基带通信、无载波通信,主要用于军用雷达、定位和通信系统中。2002年2月,美国联邦通信委员会(FCC)批准了UWB技术用于民用;随后,日本于2006年8月开放了超宽带频段。由于UWB技术具有传输速率高(达1Gbit/s)、抗多径能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、低截获概率、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点,现在已经成为无线个人域网(WPAN)的首选技术。

  超宽带理论

  迄今为止,超宽带理论体系还不完善,关于其工作机理和特性还有很多疑问,如超宽带信号传播特性、信道模型、超宽带天线设计理论以及超宽带信号处理理论等,而这对超宽带系统的设计和应用至关重要。

  标准化

  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),2004年8月获得了FCC的批准,嵌入DS-UWB的电子产品可以在美国市场销售。

  MB-OFDM商用芯片问世,产业发展进入芯片阶段,获

得了众多厂商的支持。

  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 EcmaInternational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。

  干扰问题

  超宽带系统应用中存在一个与现有其他无线通信系统的共存问题。由于超宽带系统使用很宽的频谱,因此与很多其他的无线通信系统频谱重叠。虽然从理论上说超宽带系统的发射功率谱密度很低,应能和其他无线通信系统兼容,但在实际应用中,超宽带系统对其他无线通信系统的兼容性还需要实验证明,特别是超宽带系统的工作机理还有很多不清楚的方面,比如超宽带系统的带外干扰问题,即超宽带设备有可能对其工作频段之外的无线系统产生一定的干扰,这部分干扰还很难用理论计算的方法准确估计,如对GPS的干扰、对个人通信系统900/1800MHzGSM的干扰、对无线局域网IEEE802.11的干扰等,特别是当某特定区域有很多超宽带设备时,其集中干扰必须认真考虑。

  与之对应的问题是,来自于其他无线通信系统的信号对UWB接收机的带内干扰。UWB设备发射功率谱密度很低,UWB接收机中容易受到噪声和干扰影响,特别是来自窄带无线系统的阻塞干扰。

  干扰问题始终是制约民用超宽带技术发展和应用的一个重要问题。目前,随着4G标准化进程的加快,UWB与4G的“和平共处”也值得深入研究。 UWB使用频段与4G候选频段有重叠,为了对未来的4G系统提供保护,必须开展UWB与4G的共存研究。DAA(detect and avoid)作为UWB的防干扰技术在日本和欧洲越来越受到重视,为了保护未来4G移动通信系统,一些国家提出UWB必须使用DAA的限制方案。

  “UWB+无线Mesh”

  与传统的集中控制式无线网络相比,Mesh扩展覆盖范围,提供非视距传输(NLOS),结构灵活,具有自建性、自愈性、自组性,支持多种接入方式,支持移动性,易于安装,成本低廉。作为一种理想的网状网物理层技术,UWB和网状网技术的融合将是未来UWB技术发展不可避免的趋势。

  UWB技术的特点决定了整个网络的功耗和成本可以很低,网络数据传输速率高,系统总容量大,安全性能高,抗信道衰落能力强。但基于UWB的网状网技术也有其缺点,主要表现为:由于UWB发射功率限制,单跳传输距离短,只有10米左右的距离。

  UWB应用

  UWB技术可以提供高达1Gbit/s的数据传输速率,可用在数字家庭网络或办公网络中,实现近距离、高速率数据传输。例如,利用UWB技术可以在家用电器设备之间提供高速的音频、视频业务传输。在数字办公环境中,应用UWB技术可以减少线缆布放的麻烦,提供无线高速互联。另外,利用UWB技术还可以实现军用通信、雷达探测、精确定位等等。

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  UWB技术起源于脉冲通信,最初主要用于军事领域。近年来,超宽带技术开始用于民用高速、近距离无线通信领域,并取得了较快发展,产生了MB- OFDM、DS-UWB两种技术方案。目前,国际上对UWB技术的研究正在如火如荼地进行。凭借高速率、低功耗、低成本等优势,超宽带技术必将得到广泛应用。

  请看下篇:UMB:超移动宽带并行六大应用


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超宽带? UWB?

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