超寬帶無線通信技術(shù)(UWB)
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概念
超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wide Band,超寬帶)是一種無線載波通信技術(shù)。即不采用正弦載波,而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù),因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB是利用納秒級(jí)窄脈沖發(fā)射無線信號(hào)的技術(shù),適用于高速、近距離的無線個(gè)人通信。按照FCC的規(guī)定,從3.1GHz到10.6GHz之間的7.5GHz的帶寬頻率為UWB所使用的頻率范圍。
從頻域來看,超寬帶有別于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶,它的頻帶更寬。窄帶是指相對(duì)帶寬(信號(hào)帶寬與中心頻率之比)小于1%,相對(duì)帶寬在1%到25%之間的被稱為寬帶,相對(duì)帶寬大于25%。而且中心頻率大于500MHz的被稱為超寬帶。從時(shí)域上講,超寬帶系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)。一般的通信系統(tǒng)是通過發(fā)送射頻載波進(jìn)行信號(hào)調(diào)制。而UWB是利用起、落點(diǎn)的時(shí)域脈沖(幾十納秒)直接實(shí)現(xiàn)調(diào)制,超寬帶的傳輸把調(diào)制信息過程放在一個(gè)非常寬的頻帶上進(jìn)行。而且以這一過程中所持續(xù)的時(shí)間,來決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。
UWB(Ultra Wide Band,超寬帶)主要技術(shù)特點(diǎn)
UWB是一種“特立獨(dú)行”的無線通信技術(shù),它將會(huì)為無線局域網(wǎng)LAN和個(gè)人局域網(wǎng)PAN的接口卡和接人技術(shù)帶來低功耗、高帶寬并且相對(duì)簡單的無線通信技術(shù)。UWB解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題,具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、被截獲的可能性低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、厘米級(jí)的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。UWB具有以下特點(diǎn):
1 抗干擾性能強(qiáng)
UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào),系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)射時(shí)將微弱的無線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設(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IEEE 802.1la、IEEE 802.1lb和藍(lán)牙相比,在同等碼速條件下,UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。
2 傳輸速率高
UWB(Ultra Wide Band,超寬帶)的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s。有望高于藍(lán)牙100倍,也可以高于IEEE 802.1la和IEEE802.1lb。
3 帶寬極寬
UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天。開辟了一種新的時(shí)域無線電資源。
4 消耗電能小
通常情況下。無線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波,因此,要消耗一定電能。而UWB不使用載波。只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按O和1發(fā)送出去,并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能小。
5 保密性好
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。
6 發(fā)送功率非常小
UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通信設(shè)備可以用小于1mw的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工作時(shí)間。況且,發(fā)射功率小,其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小。這樣,UWB的應(yīng)用面就廣。
UWB應(yīng)用前景
UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低。發(fā)射信號(hào)功率譜密度低,對(duì)信道衰落不敏感,低截獲能力,定位精度高等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入,非常適于建立一個(gè)高效的無線局域網(wǎng)(W AN)或無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂方面的無線個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無線通信的需求?,F(xiàn)有的無線通信方式,802.1lb和藍(lán)牙的速率太慢,不適合傳輸視頻數(shù)據(jù);54 Mb/s速率的802.1la標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù),但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10m 范圍內(nèi)。支持高達(dá)110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率,不需要壓縮數(shù)據(jù),可以快速、簡單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻數(shù)據(jù)處理。
超寬帶系統(tǒng)同時(shí)具有無線通信和定位的功能,可方便地應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中,為車輛防撞、電子牌照、電子駕照、智能收費(fèi)、車內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)、測速、監(jiān)視、分布式信息站等提供高性能、低成本的解決方案。UWB也可應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中,諸如軍事、公安、消防、醫(yī)療、救援、測量、勘探和科研等領(lǐng)域,用做隱秘安全通信、救援應(yīng)急通信、精確測距和定位、透地探測雷達(dá)、墻內(nèi)和穿墻成像、監(jiān)視和入侵檢測、醫(yī)用成像、貯藏罐內(nèi)容探測等。UWB還可應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能環(huán)境,這種環(huán)境包括生活環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、辦公環(huán)境等。主要用于對(duì)各種對(duì)象(人和物)進(jìn)行檢測、識(shí)別、控制和通信。
當(dāng)然,UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場成熟度等多方面的因素。
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評(píng)論