區分：UWB超寬帶技術進展展望
發布時間:2023-01-07 文章來源:深度系統下載 瀏覽:
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網絡技術是從1990年代中期發展起來的新技術，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數據庫、網絡、傳感器等。 當前的互聯網只限于信息共享，網絡則被認為是互聯網發展的第三階段。 超寬帶(UWB)技術始于20世紀60年代興起的脈沖通信技術，利用頻譜極寬的超短脈沖進行通信，又稱為基帶通信、無載波通信，主要用于軍用雷達、定位和通信系統中。2002年2月，美國聯邦通信委員會(FCC)批準了UWB技術用于民用;隨后，日本于2006年8月開放了超寬帶頻段。由于UWB技術具有傳輸速率高(達1Gbit/s)、抗多徑能力強、功耗低、成本低、穿透能力強、低截獲概率、與現有其他無線通信系統共享頻譜等特點，現在已經成為無線個人域網(WPAN)的首選技術。超寬帶理論 迄今為止，超寬帶理論體系還不完善，關于其工作機理和特性還有很多疑問，如超寬帶信號傳播特性、信道模型、超寬帶天線設計理論以及超寬帶信號處理理論等，而這對超寬帶系統的設計和應用至關重要。 標準化 在UWB物理層兩種技術方案中，DS-UWB產業發展相對領先，目前已有多款商用芯片問世，產業發展進入模塊階段(IEEE1394和PCI應用模塊，無線USB應用模塊)，2004年8月獲得了FCC的批準，嵌入DS-UWB的電子產品可以在美國市場銷售。 MB-OFDM商用芯片問世，產業發展進入芯片階段，獲得了眾多廠商的支持。 IEEE802.15.3a高速UWB的上層協議由WiMediaAlliance負責。2005年3月，WiMedia聯盟與MB-OFDM聯盟合并，顯著提高了開發超寬帶標準和互操作性的效率，但這并沒有改變最終結果。經過四年爭論之后，IEEE負責802.15.3aUWB標準的任務小組經全體投票一致通過決定解散，消費者將自己選擇他們認為最方便、最實用的技術。與此同時，WiMedia聯盟建議歐洲的行業協會和標準化組織EcmaInternational的成員采用其MB-OFDM標準作為消費產品中使用的UWB全球標準，并將標準提交ISO/IECJTC1快速通過。 干擾問題 超寬帶系統應用中存在一個與現有其他無線通信系統的共存問題。由于超寬帶系統使用很寬的頻譜，因此與很多其他的無線通信系統頻譜重疊。雖然從理論上說超寬帶系統的發射功率譜密度很低，應能和其他無線通信系統兼容，但在實際應用中，超寬帶系統對其他無線通信系統的兼容性還需要實驗證明，特別是超寬帶系統的工作機理還有很多不清楚的方面，比如超寬帶系統的帶外干擾問題，即超寬帶設備有可能對其工作頻段之外的無線系統產生一定的干擾，這部分干擾還很難用理論計算的方法準確估計，如對GPS的干擾、對個人通信系統900/1800MHzGSM的干擾、對無線局域網IEEE802.11的干擾等，特別是當某特定區域有很多超寬帶設備時，其集中干擾必須認真考慮。 與之對應的問題是，來自于其他無線通信系統的信號對UWB接收機的帶內干擾。UWB設備發射功率譜密度很低，UWB接收機中容易受到噪聲和干擾影響，特別是來自窄帶無線系統的阻塞干擾。 干擾問題始終是制約民用超寬帶技術發展和應用的一個重要問題。目前，隨著4G標準化進程的加快，UWB與4G的“和平共處”也值得深入研究。UWB使用頻段與4G候選頻段有重疊，為了對未來的4G系統提供保護，必須開展UWB與4G的共存研究。DAA(detect and avoid)作為UWB的防干擾技術在日本和歐洲越來越受到重視，為了保護未來4G移動通信系統，一些國家提出UWB必須使用DAA的限制方案。 “UWB+無線Mesh” 與傳統的集中控制式無線網絡相比，Mesh擴展覆蓋范圍，提供非視距傳輸(NLOS)，結構靈活，具有自建性、自愈性、自組性，支持多種接入方式，支持移動性，易于安裝，成本低廉。作為一種理想的網狀網物理層技術，UWB和網狀網技術的融合將是未來UWB技術發展不可避免的趨勢。 UWB技術的特點決定了整個網絡的功耗和成本可以很低，網絡數據傳輸速率高，系統總容量大，安全性能高，抗信道衰落能力強。但基于UWB的網狀網技術也有其缺點，主要表現為：由于UWB發射功率限制，單跳傳輸距離短，只有10米左右的距離。 UWB應用 UWB技術可以提供高達1Gbit/s的數據傳輸速率，可用在數字家庭網絡或辦公網絡中，實現近距離、高速率數據傳輸。例如，利用UWB技術可以在家用電器設備之間提供高速的音頻、視頻業務傳輸。在數字辦公環境中，應用UWB技術可以減少線纜布放的麻煩，提供無線高速互聯。另外，利用UWB技術還可以實現軍用通信、雷達探測、精確定位等等。 UWB技術起源于脈沖通信，最初主要用于軍事領域。近年來，超寬帶技術開始用于民用高速、近距離無線通信領域，并取得了較快發展，產生了MB-OFDM、DS-UWB兩種技術方案。目前，國際上對UWB技術的研究正在如火如荼地進行。憑借高速率、低功耗、低成本等優勢，超寬帶技術必將得到廣泛應用。 網絡的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中，正因如此，網絡的承受能力也面臨著越來越嚴峻的考驗―從硬件上、軟件上、所用標準上......，各項技術都需要適時應勢，對應發展，這正是網絡迅速走向進步的催化劑。 |
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