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UWB:短距高速无线传输的利器

2006/8/7/11:02 来源:矩阵通信技术论坛
    随着通信和信息技术的不断发展,括UWB、Zigbee、RFID和蓝牙等在内的短距离无线通信技术正日益走向成熟,应用步伐不断加快。面向未来,各种短距离无线通信技术将在自动化控制和家庭信息化领域扮演越来越重要的角色,发挥越来越重要的作用。 

    UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号,UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势,主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。 

    UWB技术最初是被作为军用雷达技术开发的,早期主要用于雷达技术领域。2002年2月,美国FCC批准了UWB技术用于民用,UWB的发展步伐开始逐步加快。 

    抗干扰性能强,传输速率高,系统容量大 

    与蓝牙和WLAN等带宽相对较窄的传统无线系统不同,UWB能在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据,意味着UWB引起的干扰小于传统的窄带无线解决方案,并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。UWB具有以下特点: 

    抗干扰性能强。UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此,与IEEE802.11a、IEEE802.11b和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB具有更强的抗干扰性。传输速率高。UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍,也可以高于IEEE802.11a和IEEE802.11b。 

    带宽极宽。UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。这在频率资源日益紧张的今天,开辟了一种新的时域无线电资源。 

    消耗电能小。通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能小。 

    保密性好。UWB保密性现在两方面。一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。 

    发送功率非常小。UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且,发射功率小,其电磁波辐射对人体的影响也会很小,应用面就广。 

    在军用和民用领域均有广阔应用空间 

    由于UWB具有强大的数据传输速率优势,同时受发射功率的限制,在短距离范围内提供高速无线数据传输将是UWB的重要应用领域,如当前WLAN和WPAN的各种应用。总的说来,UWB主要分为军用和民用两个方面。 

    在军用方面,主要应用于UWB雷达、UWBLPI/D无线内通系统(预警机、舰等)、战术手持和网络的PLI/D电台、警戒雷达、UAV/UGV数据链、探测地雷、检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体。民用方主要包括以下3个方面:地质勘探及可穿透障碍物的传感器;汽车防冲撞传感器等;家电设备及便携设备之间的无线数据通信等。 

    特别是,UWB在家庭数字娱乐领域大有用武之地。在过去几年里,家庭电子消费产品层出不穷。PCDVDDVR数码相机数码摄像机、HDTV、PDA、数字机顶盒MDMP3、智能家电等等出现在普通家庭里。如何把这些相互独立的信息产品有机地结合起来,这是建立家庭数字娱乐中心一个关键技术问题。未来“家庭数字娱乐中心”的概念是:将来住宅中的PC、娱乐设备、智能家电和Internet都连接在一起,人们可以在任何地方更加轻松地使用它们。举例来说,家庭用户储存的视频数据可以在PC、DVD、TV、PDA等设备上共享观看,可以自由地同Internet交互信息;可以遥控PC,让它控制你的信息家电;也可以通过Internet联机,用无线手柄结合音、像设备营造出逼真的虚拟游戏空间。在这方面,应用UWB技术无疑是一个很好的选择。 

    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。 

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