導(dǎo)語：商用寬帶技術(shù)研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要超寬帶無線技術(shù)隨著向民用解禁正迅猛的發(fā)展，由于其信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，系統(tǒng)復(fù)雜度低，功耗小，定位精度精確等諸多吸引人的優(yōu)點(diǎn)，它將在無線通信、網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)系統(tǒng)、圖像處理和定位系統(tǒng)中得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞超寬帶(UWB)；脈沖無線電；IR；OFDM；DS-UWB

美國聯(lián)邦通信委員會(huì)FCC（FederalCommunicationsCommision）于2002年2月14日通過了一項(xiàng)曾經(jīng)只應(yīng)用于軍事和政府部門，現(xiàn)今可民用化的超寬帶UWB（UltraWideBand）無線通信技術(shù)。UWB完全迥異于其它無線技術(shù)，具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，系統(tǒng)復(fù)雜度低，功耗小，定位精度精確等優(yōu)點(diǎn)。在無線通信、網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)系統(tǒng)、圖像處理和定位系統(tǒng)中都具有其它技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。它不用載波而采用時(shí)間間隔極短(小于1ns)的脈沖進(jìn)行通信，因此也可稱作脈沖無線電(ImpulseRadio)，與二進(jìn)制移相鍵控(BPSK)信號(hào)波形相比，超寬帶不采用余弦波進(jìn)行載波調(diào)制而是發(fā)送間隔小于1ns的能量脈沖，因此它的帶寬極寬，高達(dá)數(shù)GHz，且由于頻譜的功率密度極小，它具有擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)。目前，為保障全球定位系統(tǒng)GPS，導(dǎo)航系統(tǒng)和軍事通信頻段，F(xiàn)CC限定UWB頻域在3.1至10.6GHz，且發(fā)射功率低于41dB。UWB向民用解禁后，我們更為關(guān)注的是它帶來的商業(yè)和民用價(jià)值。

1UWB的特點(diǎn)

⑴帶寬非常寬

UWB使用帶寬高達(dá)幾個(gè)GHz，頻率范圍從3.1GHz到10.6GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，不單獨(dú)占用現(xiàn)在已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其它無線技術(shù)所使用的頻段，這使得頻率資源日益緊張的今天有了實(shí)質(zhì)性的緩解。

⑵傳輸速率高

UWB自問世后一直被看作是藍(lán)牙技術(shù)的替代品，它可以使電子通信設(shè)備之間通過無線互傳信息，速率可以達(dá)到480Mbps，遠(yuǎn)高于IEEE：802.11a、IEEE：802.11b和藍(lán)牙數(shù)據(jù)速率的無線連接。

⑶發(fā)送功率非常小

UWB消耗功率很小，一般不超過200微瓦，不及Wi-Fi的千分之五。超低的發(fā)射功率極大延長了系統(tǒng)電源工作時(shí)間。另外，發(fā)射功率小，其產(chǎn)生的電磁波輻射對(duì)人體的影響也微乎其微。

⑷抗干擾性能強(qiáng)及保密性好

UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，發(fā)射時(shí)，微弱的脈沖信號(hào)分散在極寬的頻帶中，其輸出功率甚至低于一般電子設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時(shí)將信號(hào)能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。因此，與藍(lán)牙、IEEE802.11a和IEEE802.11b相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。同時(shí)超短而微弱的脈沖信念也使得UWB與其它無線通信設(shè)施之間的干擾大幅度降低。UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無法接收。

⑸精準(zhǔn)的定位功能

UWB系統(tǒng)具備良好的時(shí)間解析能力，使其能擁有精確的測(cè)距和定位功能，這一功能，可以將通信與定位融合，從而建立更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，包括建立高度安全、較佳效能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以及精準(zhǔn)的存貨追蹤管理。而在商業(yè)用途上，精準(zhǔn)的定位功能將可應(yīng)用到企業(yè)的倉儲(chǔ)管理上，協(xié)助物料與資材的追蹤定位。

⑹低廉的芯片成本

由于UWB不調(diào)制和解調(diào)復(fù)雜的載波信號(hào)，所以不需要混頻器、過濾器、RF/IF轉(zhuǎn)換器、本地振蕩器(Localoscillator)以及802.11x常用的超外差所需額外的表面聲波濾波器(SAWfilters)等復(fù)雜的元件，因而能量消耗很小，也更容易集成進(jìn)CMOS里。除此之外，也可將射頻設(shè)計(jì)成不需要功率放大器，同時(shí)也可以使用CMOS制程，因此具備低成本的芯片結(jié)構(gòu)。

2當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r

UWB的標(biāo)準(zhǔn)目前主要有兩大類，分別是摩托羅拉旗下子公司飛思卡爾(Freescale)引領(lǐng)的DS-UWB和由IEEE倡導(dǎo)的MBOA，兩者的分歧體現(xiàn)在UWB技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式上，前者采用直接序列擴(kuò)展頻譜的技術(shù)，它可以使很多傳輸共享相同的頻率范圍，這使很多小批量(piconets)的UWB設(shè)備互相連接更為容易。而后者則采用多頻帶方式，OFDM方案是將可用的頻段分為多個(gè)子帶，每個(gè)子帶帶寬大于500Mb/s，每一個(gè)子帶的信號(hào)為一個(gè)OFDM信號(hào)。這兩種技術(shù)各自有各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但無法兼容，兩種標(biāo)準(zhǔn)的牽頭羊?yàn)榱烁髯缘睦?，進(jìn)行了激烈的角逐，但到目前為止還沒有哪一方勝出。從這兩個(gè)方案競

爭的激烈程度，我們可以預(yù)測(cè)到UWB技術(shù)巨大的潛在市場。技術(shù)的成功發(fā)展必定會(huì)反映在市場的不斷成熟和發(fā)展上，因此UWB技術(shù)所帶給世界無線通信市場的沖擊將是無法避免和前所未見的，它帶來的商業(yè)市場前景也是不可估量的。

3商業(yè)應(yīng)用前景

無線通信歷來都是一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新層出不窮的領(lǐng)域，超寬帶(UWB)實(shí)現(xiàn)了通信行業(yè)的設(shè)想：UWB在噪音標(biāo)準(zhǔn)之下調(diào)制數(shù)據(jù)，與頻帶內(nèi)的其它無線通信標(biāo)準(zhǔn)并存而不相互干擾。隨著UWB技術(shù)逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)領(lǐng)先者已經(jīng)開發(fā)出UWB芯片產(chǎn)品，開始推出支持UWB的激動(dòng)人心的商業(yè)應(yīng)用。

家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，UWB可以為無線局域網(wǎng)和個(gè)人局域網(wǎng)的接入技術(shù)帶來高速率、低功耗、高帶寬和低復(fù)雜度的無線通信解決方案，借助于UWB技術(shù)，可以家庭為單位建立局域網(wǎng)，使電腦和其它電子通信設(shè)備之間通過無線互傳信息，從而減少房間布線、提高設(shè)施移動(dòng)性。作為一項(xiàng)正在迅速發(fā)展的新技術(shù)，UWB將顯著改善消費(fèi)者的家用娛樂產(chǎn)品體驗(yàn)。消費(fèi)者開始使用家中的PC機(jī)或筆記本電腦享受UWB無線技術(shù)帶來的優(yōu)越，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)就會(huì)讓家庭中的娛樂電器也受益，例如，UWB可以把數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)的數(shù)據(jù)資料，傳輸給PC機(jī)，可以將DVD、VCD等各種視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁舯诜块g的電視，UWB將實(shí)現(xiàn)速度高達(dá)每秒110Mbit乃至更快的無線連接，使其非常適合連接電視與DVD播放機(jī)和錄像機(jī)、個(gè)人視頻記錄器以及家庭音響。可以認(rèn)為UWB是家庭網(wǎng)絡(luò)更加合理的解決途徑。

在定位檢測(cè)應(yīng)用中，由于UWB技術(shù)具有很好的定位能力，這一特性也可以使其擁有極其廣泛的應(yīng)用前景。由于UWB的高頻信號(hào)具有很強(qiáng)的穿透力，所以消防員、警察和災(zāi)難救援人員可以利用UWB技術(shù)偵察出藏在厚墻另一側(cè)、深埋在地下甚至是人體內(nèi)部的目標(biāo)物；汽車制造商可利用UWB技術(shù)建立汽車傳感器、防撞系統(tǒng)、智能高速公路感測(cè)系統(tǒng)；此外其定位精度甚至超越了GPS全球定位系統(tǒng)，所以UWB將在定位檢測(cè)領(lǐng)域有更大的突破。

當(dāng)前，人們看好UWB技術(shù)的利用價(jià)值，最主要集中在消費(fèi)電子應(yīng)用領(lǐng)域。英特爾、德州儀器、西門子等業(yè)界知名廠商也對(duì)UWB技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用前景保持樂觀。筆記本電腦、PDA、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、打印機(jī)、攝錄像機(jī)、以及MP3播放器等消費(fèi)電子產(chǎn)品，均可以利用UWB技術(shù)進(jìn)行高效率高品質(zhì)的視頻和音頻數(shù)據(jù)傳輸。許多國家都已明確了全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，UWB技術(shù)將在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的許多環(huán)節(jié)上，充分發(fā)揮高速、無線和低干擾等優(yōu)勢(shì)。用UWB技術(shù)傳輸數(shù)字視頻信號(hào)的速率，是當(dāng)前有線電視調(diào)制解調(diào)器的10倍之多。XtremeSpectrum公司在不久前展示的一塊UWB芯片樣品，可以將數(shù)字電視信號(hào)同時(shí)沿著6個(gè)不同的信道傳向6臺(tái)電視機(jī)。美國飛思卡爾半導(dǎo)體(FreescaleSemiconductor)不久前在飛思卡爾技術(shù)論壇宣布，海爾采用了該公司的UWB(超寬帶)無線芯片，推全球首款UWB電視，即將先后在中國和美國捆綁上市液晶電視和媒體服務(wù)器。新加坡Cellonics公司研發(fā)的一種新調(diào)制技術(shù)，更是將UWB的應(yīng)用拉近了現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，它演示了UWB技術(shù)在消費(fèi)電子產(chǎn)品中傳輸多媒體信號(hào)的過程，其質(zhì)量之高、功耗之低而技術(shù)之簡單，使更多的人對(duì)UWB在消費(fèi)電子中的應(yīng)用更加滿懷信心。

目前，在業(yè)界的推動(dòng)下，UWB技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，一些廠商已經(jīng)推出了UWB芯片和相關(guān)產(chǎn)品。目前在試驗(yàn)室，UWB無線傳送裝置已經(jīng)可以進(jìn)行速率為480Mbit/s的數(shù)據(jù)傳送。鑒于UWB技術(shù)所表現(xiàn)出來的優(yōu)越特性和上述廣泛的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，樂觀者預(yù)計(jì)到了2006年，UWB技術(shù)將可能產(chǎn)生10億美元的市場。

4小結(jié)

一項(xiàng)只用于10米范圍之內(nèi)，傳輸速率達(dá)到幾百兆的無線通信技術(shù)引起了英特爾、摩托羅拉、西門子等通信業(yè)界巨頭們的關(guān)注，也使家電業(yè)各大廠商們看到了UWB的應(yīng)用前景。自UWB被批準(zhǔn)民用后，家電廠商和PC廠商便蜂擁而至進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，積極拓展此項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用和發(fā)展，加快了UWB技術(shù)的商業(yè)化步伐?？傊?，UWB可定位于家用類設(shè)備和終端間的無線連接。眾多的家電類設(shè)備，決定了UWB的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。UWB向人們清楚地展示了家用電子設(shè)備更為簡潔的美好前景，在商業(yè)多媒體設(shè)備、家庭和個(gè)人網(wǎng)絡(luò)方面極大地提高了一般消費(fèi)者和專業(yè)人員的適應(yīng)性和滿意度。基于此，業(yè)界必須致力于提供標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)努力挖掘UWB的潛力。當(dāng)然，UWB作為民用技術(shù)任重而道遠(yuǎn)，尚有一些應(yīng)用中產(chǎn)生的信號(hào)干擾和頻段開放引起的諸如安全性和干擾問題亟待解決。軍方、政府、無線運(yùn)營商和設(shè)備制造商等各方之間的利益沖突使得他們?cè)赨WB技術(shù)的民用化問題上尚有疑慮。但不管怎么說，我們有理由相信，由UWB技術(shù)所帶來的技術(shù)發(fā)展和革新會(huì)使得UWB技術(shù)進(jìn)入更多的應(yīng)用領(lǐng)域，帶來更為廣闊的應(yīng)用前景。

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