超宽带无线通信技术

超宽带无线通信技术 - 无线网络工程区 - 中国无线门户 中国最大最专业的无线网络社区门户！无线论坛！Anywhere WLAN！随时随地无线！ - Powered by Discuz!成为会员
登录
论坛首页资讯知识下载无线家园搜索帮助导航默认风格诗意田园newyearuchomechristmas默认风格_r4bb默认风格_宽屏默认风格_2010私人消息
(0)公共消息 (0)论坛任务 (0)系统消息 (0)好友消息 (0)帖子消息 (0)应用通知 (0)应用邀请 (0)中国无线门户 » 无线网络工程区 »
超宽带无线通信技术新手进阶：本站积分规章制度列表Anywlan授权店欢迎代理和批发边BT边冲浪——阿尔卡特无线一体机商务合作与联系方式细则
赞助Anywlan,在Anywlan刊登广告Anywlan官方QQ群列表随时随地无线—3G坛无线门户手机专版VIP会员服务说明

返回列表 发帖

tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 楼主 跳转到 » 倒序看帖 打印 字体大小:
tT 发表于 2006-7-26 10:41 | 只看该作者
超宽带无线通信技术
无线通信, 技术
2006年7月专题——超宽带无线通信技术
本文详细叙述了UWB的前世今生。
详细讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术；对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍和UWB的应用前景及标准化情况。
1. UWB的产生与发展
超宽带(UWB)有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。1989年，美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20
dB处的绝对带宽大于1.5
GHz或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。此后，超宽带这个术语才被沿用下来。绝对带宽和相对带宽定义如下：

绝对带宽BWAbsolute =f H -f L,相对带宽 。
其中，f H为信号在-20 dB辐射点对应的上限频率、f L为信号在-20
dB辐射点对应的下限频率。图1给出了带宽计算示意图。可见，UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。
为探索UWB应用于民用领域的可行性，自1998年起，美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。
2002年2月，FCC批准UWB技术进入

民用领域，并对UWB进行了重新定义，规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10
dB带宽大于500 MHz的无线电信号。根据UWB系统的具体应用，分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。根据FCC
Part15规定，UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz～10.6
GHz。为保护现有系统(如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰，针对室内、室外不同应用，对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制，规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3
dBm/MHz.。图2示出了FCC对室内、室外UWB系统的辐射功率谱密度限制。当前，人们所说的UWB是指FCC给出的新定义。

自2002年至今，新技术和系统方案不断涌现，出现了基于载波的多带脉冲无线电超宽带(IR-UWB)系统、基于直扩码分多址(DS-CDMA)的UWB系统、基于多带正交频分复用(OFDM)的UWB系统等。在产品方面，Time-Domain、XSI、Freescale、Intel等公司纷纷推出UWB芯片组，超宽带天线技术也日趋成熟。当前，UWB技术已成为短距离、高速无线连接最具竞争力的物理层技术。IEEE已经将UWB技术纳入其IEEE
802系列无线标准，正在加紧制订基于UWB技术的高速无线个域网(WPAN)标准IEEE 802.15.3a和低速无线个域网标准IEEE
802.15.4a。以Intel领衔的无线USB促进组织制订的基于UWB的W-USB2.0标准即将出台。无线1394联盟也在抓紧制订基于UWB技术的无线标准。可以预见，在未来的几年中，UWB将成为无线个域网、无线家庭网络、无线传感器网络等短距离无线网络中占据主导地位的物理层技术之一。

2 UWB的技术特点

(1)传输速率高，空间容量大
根据仙农(Shannon)信道容量公式，在加性高斯白噪声(AWGN)信道中，系统无差错传输速率的上限为：
C=B×log2(1+SNR ) (1)

其中，B(单位：Hz)为信道带宽，SNR为信噪比。在UWB系统中，信号带宽B高达500 MHz～7.5
GHz。因此，即使信噪比SNR很低，UWB系统也可以在短距离上实现几百兆至1 Gb/s的传输速率。例如，如果使用7
GHz带宽，即使信噪比低至-10 dB，其理论信道容量也可达到1
Gb/s。因此，将UWB技术应用于短距离高速传输场合(如高速WPAN)是非常合适的，可以极大地提高空间容量。理论研究表明，基于UWB的WPAN可达的空间容量比目前WLAN标准IEEE
802.11.a高出1～2个数量级。

(2)适合短距离通信
按照FCC规定，UWB系统的可辐射功率非常有限，3.1 GHz～10.6 GHz频段总辐射功率仅0.55
mW，远低于传统窄带系统。随着传输距离的增加，信号功率将不断衰减。因此，接收信噪比可以表示成传

输距离的函数SNRr (d
)。根据仙农公式，信道容量可以表示成距离的函数
C (d )=B×log2[1+SNRr (d )] (2)

另外，超宽带信号具有极其丰富的频率成分。众所周知，无线信道在不同频段表现出不同的衰落特性。由于随着传输距离的增加高频信号衰落极快，这导致UWB信号产生失真，从而严重影响系统性能。研究表明，当收发信机之间距离小于10
m时，UWB系统的信道容量高于5 GHz频段的WLAN系统，收发信机之间距离超过12
m时，UWB系统在信道容量上的优势将不复存在。因此，UWB系统特别适合于短距离通信。

(3)具有良好的共存性和保密性
由于UWB系统辐射谱密度极低(小于-41.3
dBm/MHz)，对传统的窄带系统来讲，UWB信号谱密度甚至低至背景噪声电平以下，UWB信号对窄带系统的干扰可以视作宽带白噪声。因此，UWB系统与传统的窄带系统有着良好的共存性，这对提高日益紧张的无线频谱资源的利用率是非常有利的。同时，极低的辐射谱密度使UWB信号具有很强的隐蔽性，很难被截获，这对提高通信保密性非常有利。

(4)多径分辨能力强，定位精度高
由于UWB信号采用持续时间极短的窄脉冲，其时间、空间分辨能力都很强。因此，UWB信号的多径分辨率极高。极高的多径分辨能力赋予UWB信号高精度的测距、定位能力。对于通信系统，必须辩证地分析UWB信号的多径分辨力。无线信道的时间选择性和频率选择性是制约无线通信系统性能的关键因素。在窄带系统中，不可分辨的多径将导致衰落，而UWB信号可以将它们分开并利用分集接收技术进行合并。因此，UWB系统具有很强的抗衰落能力。但UWB信号极高的多径分辨力也导致信号能量产生严重的时间弥散(频率选择性衰落)，接收机必须通过牺牲复杂度(增加分集重数)以捕获足够的信号能量。这将对接收机设计提出严峻挑战。在实际的UWB系统设计中，必须折衷考虑信号带宽和接收机复杂度，得到理想的性价比。

(5)体积小、功耗低
传统的UWB技术无需正弦载波，数据被调制在纳秒级或亚纳秒级基带窄脉冲上传输，接收机利用相关器直接完成信号检测。收发信机不需要复杂的载频调制/解调电路和滤波器。因此，可以大大降低系统复杂度，减小收发信机体积和功耗。FCC对UWB的新定义在一定程度上增加了无载波脉冲成形的实现难度，但随着半导体技术的发展和新型脉冲产生技术的不断涌现，UWB系统仍然继承了传统UWB体积小、功耗低的特点。

3 UWB脉冲成形技术
任何数字通信系统，都要利用与信道匹配

良好的信号携带信息。对于线性调制系统，已调制信号可以统一表示为：
s (t )=∑In g(t -T ) (3)

其中，In为承载信息的离散数据符号序列；T为数据符号持续时间；
g(t )为时域成形波形。通信系统的工作频段、信号带宽、辐射谱密度、带外辐射、传输性能、实现复杂度等诸多因素都取决于g (t )的设计。

对于UWB通信系统，成形信号g (t )的带宽必须大于500 MHz，且信号能量应集中于3.1 GHz～10.6
GHz频段。早期的UWB系统采用纳秒/亚纳秒级无载波高斯单周脉冲，信号频谱集中于2
GHz以下。FCC对UWB的重新定义和频谱资源分配对信号成形提出了新的要求，信号成形方案必需进行调整。近年来，出现了许多行之有效的方法，如基于载波调制的成形技术、Hermit正交脉冲成形、椭圆球面波(PSWF)正交脉冲成形等。
3.1 高斯单周脉冲
高斯单周脉冲即高斯脉冲的各阶导数，是最具代表性的无载波脉冲。各阶脉冲波形均可由高斯一阶导数通过逐次求导得到。

随着脉冲信号阶数的增加，过零点数逐渐增加，信号中心频率向高频移动，但信号的带宽无明显变化，相对带宽逐渐下降。早期UWB系统采用1阶、2阶脉冲，信号频率成分从直流延续到2
GHz。按照FCC对UWB的新定义，必须采用4阶以上的亚纳秒脉冲方能满足辐射谱要求。图3为典型的2 ns高斯单周脉冲。


3.2 载波调制的成形技术
原理上讲，只要信号-10 dB带宽大于500
MHz即可满足UWB要求。因此，传统的用于有载波通信系统的信号成形方案均可移植到UWB系统中。此时，超宽带信号设计转化为低通脉冲设计，通过载波调制可以将信号频谱在频率轴上灵活地搬移。

有载波的成形脉冲可表示为：
w(t )=p(t )cos(2πfct )(0≤t ≤Tp) (4)

其中，p(t )为持续时间为Tp的基带脉冲；fc为载波频率，即信号中心频率。若基带脉冲p(t )的频谱为P (f
)，则最终成形脉冲的频谱为：

可见，成形脉冲的频谱取决于基带脉冲p(t )，只要使p(t )的-10 dB带宽大于250
MHz，即可满足UWB设计要求。通过调整载波频率fc可以使信号频谱在3.1 GHz～10.6
GHz范围内灵活移动。若结合跳频(FH)技术，则可以方便地构成跳频多址(FHMA)系统。在许多IEEE
802.15.3a标准提案中采用了这种脉冲成形技术。图4为典型的有载波修正余弦脉冲，中心频率为3.35 GHz，-10 dB带宽为525
MHz。
3.3 Hermite正交脉冲
Hermite脉冲是一类最早被提出用于高速UWB通信系统的正交脉冲成

形方法。结合多进制脉冲调制可以有效地提高系统传输速率。这类脉冲波形是由Hermite多项式导出的。这种脉冲成形方法的特点在于：能量集中于低频，各阶波形频谱相差大，需借助载波搬移频谱方可满足FCC要求。
3.4 PSWF正交脉冲
PSWF脉冲是一类近似的“时限-带限”信号，在带限信号分析中有非常理想的效果。

与Hermite脉冲相比，PSWF脉冲可以直接根据目标频段和带宽要求进行设计，不需要复杂的载波调制进行频谱般移。因此，PSWF脉冲属于无载波成形技术，有利于简化收发信机复杂度。

[此贴子已经被作者于2006-7-26 11:18:10编辑过]
附件: 您需要登录才可以下载或查看附件。没有帐号？成为会员
我的无线家园无线通信
收藏 分享
Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
仅售199元1个 200-3000米点对点传输网桥 客户端网桥



tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 沙发 发表于 2006-7-26
11:16 | 只看该作者

4 UWB调制与多址技术
调制方式是指信号以何种方式承载信息，它不但决定着通信系统的有效性和可靠性，同时也影响信号的频谱结构、接收机复杂度。对于多址技术解决多个用户共享信道的问题，合理的多址方案可以在减小用户间干扰的同时极大地提高多用户容量。在UWB系统中采用的调制方式可以分为两大类：基于超宽带脉冲的调制、基于OFDM的正交多载波调制。多址技术包括：跳时多址、跳频多址、直扩码分多址、波分多址等。系统设计中，可以对调制方式与多址方式进行合理的组合。
4.1 UWB调制技术
(1)脉位调制
脉位调制(PPM)是一种利用脉冲位置承载数据信息的调制方式。按照采用的离散数据符号状态数可以分为二进制PPM(2PPM)和多进制PPM(MPPM)。在这种调制方式中，一个脉冲重复周期内脉冲可能出现的位置有2个或M
个，脉冲位置与符号状态一一对应。根据相邻脉位之间距离与脉冲宽度之间关系，又可分为部分重叠的PPM和正交PPM(OPPM)。在部分重叠的PPM中，为保证系统传输可靠性，通常选择相邻脉位互为脉冲自相关函数的负峰值点，从而使相邻符号的欧氏距离最大化。在OPPM中，通常以脉冲宽度为间隔确定脉位。接收机利用相关器在相应位置进行相干检测。鉴于UWB系统的

复杂度和功率限制，实际应用中，常用的调制方式为2PPM或2OPPM。

PPM的优点在于：它仅需根据数据符号控制脉冲位置，不需要进行脉冲幅度和极性的控制，便于以较低的复杂度实现调制与解调。因此，PPM是早期UWB系统广泛采用的调制方式。但是，由于PPM信号为单极性，其辐射谱中往往存在幅度较高的离散谱线。如果不对这些谱线进行抑制，将很难满足FCC对辐射谱的要求。

(2)脉幅调制
脉幅调制(PAM)是数字通信系统最为常用的调制方式之一。在UWB系统中，考虑到实现复杂度和功率有效性，不宜采用多进制PAM(MPAM)。UWB系统常用的PAM有两种方式：开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)。前者可以采用非相干检测降低接收机复杂度，而后者采用相干检测可以更好地保证传输可靠性。

与2PPM相比，在辐射功率相同的前提下，BPSK可以获得更高的传输可靠性，且辐射谱中没有离散谱线。

(3)波形调制
波形调制(PWSK)是结合Hermite脉冲等多正交波形提出的调制方式。在这种调制方式中，采用M
个相互正交的等能量脉冲波形携带数据信息，每个脉冲波形与一个M 进制数据符号对应。在接收端，利用M
个并行的相关器进行信号接收，利用最大似然检测完成数据恢复。由于各种脉冲能量相等，因此可以在不增加辐射功率的情况下提高传输效率。在脉冲宽度相同的情况下，可以达到比MPPM更高的符号传输速率。在符号速率相同的情况下，其功率效率和可靠性高于MPAM。由于这种调制方式需要较多的成形滤波器和相关器，其实现复杂度较高。因此，在实际系统中较少使用，目前仅限于理论研究。

(4)正交多载波调制
传统意义上的UWB系统均采用窄脉冲携带信息。FCC对UWB的新定义拓广了UWB的技术手段。原理上讲，-10 dB带宽大于500
MHz的任何信号形式均可称作UWB。在OFDM系统中，数据符号被调制在并行的多个正交子载波上传输，数据调制/解调采用快速傅里叶变换/逆快速傅里叶变换(FFT/IFFT)实现。由于具有频谱利用率高、抗多径能力强、便于DSP实现等优点，OFDM技术已经广泛应用于数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、WLAN等无线网络中，且被作为B3G/4G蜂窝网的主流技术。
4.2 UWB多址技术
(1)跳时多址
跳时多址(THMA)是最早应用于UWB通信系统的多址技术，它可以方便地与PPM调制、BPSK调制相结合形成跳时-脉位调制(TH-PPM)、跳时-二进制相移键控系统方案。这种多址技术利用了UWB信号占空比极小的特点，将脉冲重复周期(Tf，又称帧周期)划分成Nh个持续

时间为Tc的互不重叠的码片时隙，每个用户利用一个独特的随机跳时序列在Nh个码片时隙中随机选择一个作为脉冲发射位置。在每个码片时隙内可以采用PPM调制或BPSK调制。接收端利用与目标用户相同的跳时序列跟踪接收。

由于用户跳时码之间具有良好的正交性，多用户脉冲之间不会发生冲突，从而避免了多用户干扰。将跳时技术与PPM结合可以有效地抑制PPM信号中的离散谱线，达到平滑信号频谱的作用。由于每个帧周期内可分的码片时隙数有限，当用户数很大时必然产生多用户干扰。因此，如何选择跳时序列是非常重要的问题。

(2)直扩-码分多址
直扩-码分多址(DS-CDMA)是IS-95和3G移动蜂窝系统中广泛采用的多址方式，这种多址方式同样可以应用于UWB系统。在这种多址方式中，每个用户使用一个专用的伪随机序列对数据信号进行扩频，用户扩频序列之间互相关很小，即使用户信号间发生冲突，解扩后互干扰也会很小。但由于用户扩频序列之间存在互相关，远近效应是限制其性能的重要因素。因此，在DS-CDMA系统中需要进行功率控制。在UWB系统中，DS-CDMA通常与BPSK结合。

(3)跳频多址
跳频多址(FHMA)是结合多个频分子信道使用的一种多址方式，每个用户利用专用的随机跳频码控制射频频率合成器，以一定的跳频图案周期性地在若干个子信道上传输数据，数据调制在基带完成。若用户跳频码之间无冲突或冲突概率极小，则多用户信号之间在频域正交，可以很好地消除用户间干扰。原理上讲，子信道数量越多则容纳的用户数量越大，但这是以牺牲设备复杂度和功耗为代价的。在UWB系统中，将3.1
GHz～10.6 GHz频段分成若干个带宽大于500
MHz的子信道，根据用户数量和设备复杂度要求选择一定数量的子信道和跳频码解决多址问题。FHMA通常与多带脉冲调制或OFDM相结合，调制方式采用BPSK或正交移相键控(QPSK)。

(4)PWDMA
PWDMA是结合Hermite等正交多脉冲提出的一种波分多址方式。每个用户分别使用一种或几种特定的成形脉冲，调制方式可以是BPSK、PPM或PWSK。由于用户使用的脉冲波形之间相互正交，在同步传输的情况下，即使多用户信号间相互冲突也不会产生互干扰。通常正交波形之间的异步互相关不为零，因此在异步通信的情况下用户间将产生互干扰。目前，PWDMA仅限于理论研究，尚未进入实用阶段。
[此贴子已经被作者于2006-7-26 11:29:52编辑过]

Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
猫王:阿尔卡特Speedtouch780wl ADSL2+/VOIP企业级无线路由猫 真正王者一体

机！秒杀706wl/日立AH4021
TOP


tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 3# 发表于 2006-7-26
11:32 | 只看该作者

5 UWB信道传播特征
信道测量和建模是进行无线通信系统设计和系统性能评估的基础。无线信道的传播特征通常通过3个层面进行描述，即路径传播损耗、阴影衰落和多径衰落。前两者反映大、中尺度传播特征，表现为信号平均功率的起伏变化，主要用于链路预算。多径衰落反映信号在小尺度范围的信道传播特征，是影响接收机性能的主要因素。在传统窄带信道中，通常用瑞利(Rayleigh)分布或莱斯(Rice)分布来描述多径信道的衰落分布。由于超宽带(UWB)系统占据极大的带宽，其信道传播特征与传统的无线信道有明显的差异。
5.1 UWB信道测量与建模
从20世纪90年代中期开始，美国南加州大学的M. Z. Win、R. A.
Scholtz等人率先开始研究超宽带脉冲在典型室内环境中的传播特征。2001年，D. Cassioli、M.Z.
Win等人首先提出了一种基于时域窄脉冲测量方法得到的统计抽头延时线模型(STDL)，其时间分辨率为2 ns，反映典型室内环境1
GHz频段的信道传播特征，多径衰落服从纳卡伽米(Nakagami)分布。UWB技术向民用领域的开放极大地促进了UWB信道测量和建模工作的开展，测量频率范围延伸至11
GHz甚至更高，测试环境涵盖了家庭、办公室、实验室、工厂等。根据测试结果，先后提出了频域自回归(AR)模型、Δ-K模型、修正的Saleh-Valenzuela(简记为S-V)模型等一系列反映UWB特征的多径信道模型。Intel公司的Jeff
Foerster等人根据2～8 GHz频段测试数据提出的修正S-V模型是最具代表性的UWB信道模型，其时间分辨率为0.167
ns，多径衰落分布服从对数正态(Log-Normal)分布。该模型被IEEE确定为IEEE
802.15.3a的标准信道。根据文献报道的若干信道测量结果，表1列出了UWB信道的主要特征参数并与传统窄带信道进行了比较。由表1可见，UWB信道的均方根时延扩展远小于窄带信道；由于UWB信号多径分辨率极高，多径信号衰落分布不再服从Rayleigh分布，而演化为Nakagami、Log-Normal等分布；信号衰落范围只有5
dB左右，远小于窄带信道；阴影衰落比窄带信道明显改善。这充分反映了UWB信号的抗衰落特征。
5.2 IEEE 802.15.3a信道模型

IEEE
802.15.3a信道模型在建模方法上采用了传统的时域S-V模型，以双泊淞过程描述多径信号成簇(Cluster)到达的现象，利用双指数衰减刻划信道中多径信号电平衰减规律，如图5所示。与传统S-V模型不同，多径衰落分布服从对数正态分布。对应的离散时域冲激响应为：

其中，αk,l为多径响应幅度，Tl为第l 个路径簇的时延，τk,l为第l
个路径簇中第k个径相对于簇时延Tl的相对时延，X表示服从对数正态分布的阴影衰落(标准差为σx)。

路径簇到达时延Tl和簇内路径到达时延τk,l用两个泊淞过程描述，到达率分别为?撰、?祝。多径响应幅度为αk,l
=pk,lξlβk,l，其中，pk,l以等概率取±1；ξl为第l 个路径簇的衰落幅度，βk,l为第l
个路径簇中第k个径的衰落幅度，两者均服从0均值对数正态分布，标准差分别为σ1、σ2。
若Ω 0为首达径的平均功率，则多径平均功率用双指数衰减描述：

该模型将室内环境分为4种典型情况：CM1(0～4 m，视距)，CM2(0～4 m，非视距)，CM3(4～10
m，非视距)，CM4(4～10
m，极端恶劣)，对应的信道参数配置见表2。表3给出了4种传播环境的主要统计特征。其中，NP10dB表示与最强径能量之差小于10
dB的路径总数，NP85%表示捕获85%信道能量所需的路径数量。




图6给出了典型信道样本。可见，UWB信道表现出非常强烈的频率选择性，信号能量在时间上产生严重弥散，这将对数据传输速率和可靠性产生严重影响。为有效地捕获信号能量需要非常大的瑞克接收机叉指数，若数据速率太高，还会发生符号间干扰(ISI)，需要采用复杂的信道编码和均衡器加以克服。


该模型的路径损耗模型采用自由空间传播公式，即路径损耗指数为2。具体计算如下：
PL(dB )=L 1+L 2
=20log10(4πf c /c)+20log10d (8)

其中，第一项为参考距离d 0=1 m处的路径损耗，f c为信号中心频率，c为光速3×108 m/s，d为传输距离。

附件: 您需要登录才可以下载或查看附件。没有帐号？成为会员
Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
WLAN运营交流QQ群：55688151。限无线运营的朋友加入。谈破解的直接踢！！
TOP


tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 4# 发表于 2006-7-

26
11:40 | 只看该作者
6 UWB系统方案
UWB系统方案需要根据具体应用需求、规则约束和信道特征进行优化选择。需要重点考虑的几个内容有：频带规划、调制与多址方案、共存性问题、系统复杂度、成本与功耗等。按照美国联邦通信委员会(FCC)规定，UWB信号的可用带宽为7.5
GHz，瞬时辐射信号带宽应大于500 MHz。对于特定的应用，系统频带规划和应用方案需要综合考虑各种因素进行合理选择。

目前已有的系统方案可以分为单频带和多频带两种体制，如图7、图8所示。在多带体制中，根据子带调制方式又分为多带脉冲调制和多带正交频分复用(OFDM)调制两种方案。

在单带系统中，调制方式可以采用脉位调制(PPM)、脉幅调制(PAM)，多址方式采用跳时多址(THMA)、直扩码分多址(DS-CDMA)。对于低速系统，由于符号周期比较长，多径信道时延扩展不会引起符号间干扰，此时采用跳时-脉位调制(TH-PPM)、跳时-脉幅调制(TH-PAM)是较合适的UWB系统方案。在满足速率要求的前提下，采用二进制脉位调制(2-PPM)、二进制脉幅调制(2-PAM)将有利于降低设备复杂度，采用多进制脉位调制(M-PPM)或多进制脉幅调制(M-PAM)与较低的脉冲重复频率，则有利于克服多径信道引起的符号间干扰。

对于高速系统，由于符号周期较短，多径信道将引起严重的符号间干扰，THMA的性能严重下降，采用DS-CDMA将有利于提高系统可靠性和多用户容量。若符号间干扰非常严重，则需要使用瑞克接收机+均衡器的方案进行消除。
6.2 多带系统
多带系统的3.1～10.6 GHz频段被划分成若干个500
MHz左右的子带。根据具体应用需要，使用部分子带或全部子带进行数据传输。信号成形和数据调制在基带完成，通过射频载波搬移到不同子带。子带数量的增加使射频部分复杂度提高，通常需要复杂的射频频率合成电路和相应的切换控制电路。各子带接收信号经下变频处理后，可以使用相同的基带处理部件和算法完成数据检测。与单带系统相比，由于每个子带比单带信号的带宽小得多，数字接收机对AD转换采样速率和DSP计算速度降低了要求。较小的子带信号带宽使系统抗衰落性能有所下降，但捕获多径信号能量所需的瑞克接收机叉指数较少。多带系统在共存性和规则适应性方面具有很大的灵活性，为避免与窄带系统相互干扰，可以禁用某些子带，或者配合信道监听技术选择无干扰的子带进行数据传输。

在多带系统中，通常使用跳频技术(FH)解决多址问题。相对于符号速率，跳频速率可分为慢跳和快跳两种方式。慢跳是

指跳频速率低于符号传输速率，连续几个符号在同一子带上传输。快跳是指跳频速率高于符号传输速率，每个符号在几个子带上传输。慢跳可以降低频率切换和同步捕获电路的复杂度，但多径信道引起的符号间干扰将影响传输可靠性。快跳可以克服符号间干扰并获得频率分集增益，但增加了频率切换和同步捕获的难度。因此，跳频方式的选择需要在传输速率、传输可靠性、系统复杂度之间进行折衷考虑。

按调制方式区分，多带UWB系统又可分为多带脉冲无线电(MB-IR)和多带正交频分复用(MB-OFDM)两种方式，图10、图11分别为跳频MB-IR和跳频MB-OFDM的信号示意图。在MB-IR系统中，每个子带利用持续时间极短的窄脉冲携带信息，采用脉位调制(PPM)、脉幅调制(PAM)等调制方式。因此，MB-IR系统继承了传统脉冲无线电的特点，可以采用瑞克接收机对抗多径信道引起的频率选择性衰落。由于采用了跳频技术，每个子带的脉冲重复频率大大下降，符号间干扰大大减弱，因此不必采用复杂的均衡技术。在MB-OFDM系统中，每个子带被划分成若干个等间隔的窄带子信道，借助逆快速傅里叶变换/快速傅里叶变换(IFFT/FFT)进行OFDM调制/解调。因此，MB-OFDM系统具有频谱利用率高、符号持续时间长的特点，借助于循环前缀(CP)可以克服多径信道引入的时延扩展。结合跳频技术、交织技术，MB-OFDM系统可以进一步在时域和频域获得分集增益。OFDM系统固有的峰均比问题、同步问题、载波间干扰问题是MB-OFDM系统的难点。



附件: 您需要登录才可以下载或查看附件。没有帐号？成为会员
Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
TOP


tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 5# 发表于 2006-7-26
11:40 | 只看该作者
7 UWB接收机关键技术
UWB信道严重的频率选择性衰落特征和UWB系统的低辐射功率限制对接收机设计提出严峻的挑战。为优化接收机设计，必须对定时同步、信道估计、接收机结构等若干关键技术进行深入研究。图12以UWB系统为例，给出了简化的接收机框图。
7.1 定时同步
定时同步是UWB通信系统中至关重要的问题，定时偏差和抖动将严重影响接收机性能。一般定时同步分为捕获和跟踪两个阶段。在捕获阶段，要求接收机快速搜索信号到达时间，并根据搜索结果调整接

收机定时。在同步跟踪阶段，接收机对微小的定时偏差进行补偿以保持同步。在UWB系统中，由于信号持续时间非常短，且信号功率很低，使同步捕获和跟踪变得相当困难。UWB信道的密集多径特征进一步增加了定时同步的复杂性。

总体上讲，目前提出的UWB系统定时同步方法可以分为两大类：数据辅助的定时同步(Data Aided)、盲定时同步(Non-data
Aided)。数据辅助的同步方法借助于事先设计的导符号训练序列进行定时捕获和跟踪，采用的训练序列有M序列、Gold序列、巴克码等。结合判决反馈的方法可以进一步提高跟踪精度。这类同步方法的优点在于捕获速度较快、跟踪精度高，但在系统带宽效率和功率效率上付出较大的代价。盲定时同步借助于超宽带信号内在的循环平稳特征进行定时捕获和跟踪，不使用任何预知的训练符号。这类方法在系统带宽效率和功率效率上高于数据辅助的同步方法，但捕获速度和同步性能会有所下降。

上述两类同步方法都是采用滑动相关寻找峰值的办法，区别在于使用的相关器模板和先验信息。每种方法在具体实现上又可分为：串行搜索和并行搜索。串行搜索仅采用一路相关器对接收信号进行同步捕获，具有实现复杂度低的特点，但同步捕获所需时间较长。并行搜索将帧时间分为几个时间片段，采用并行的几个相关器同时进行捕获，因此具有捕获速度快的特点，但在实现复杂度上要付出一定代价。在搜索策略上又分为线性搜索、随机搜索、反码跳序搜索等。线性搜索实现最简单，但平均捕获时间最长，后两种搜索策略可以在很大程度上加快捕获速度，但要付出一定的复杂度代价。

在高速无线个域网(WPAN)等无线网络中，一般采用突发式的包传递模式。因此，采用数据辅助的同步方法与并行搜索相结合是比较合理的选择。盲同步方法结合串行搜索比较适合于低成本、低功耗的低速网络。
7.2 瑞克接收
UWB系统的典型应用环境为家庭、办公室等室内密集多径环境，多径信道的最大时延扩展达200
ns以上，可分辨多径数量与信号带宽成正比，通常高达几十至上百条。传统的宽带码分多址(WCDMA)系统利用伪随机扩频码的自相关特性分离多径信号，采用瑞克接收机捕获、合并可分辨的多径信号能量，从而提高系统在多径衰落信道中的性能。UWB脉冲信号具有天然的多径分辨能力，因此可以采用瑞克接收技术对抗多径信道引起的时间弥散。由表3可见，若要捕获85%信道信号能量，往往需要几十甚至上百个瑞克叉指。鉴于UWB系统低功耗、低复杂度要求，瑞克接收机的

设计应在复杂度和接收机性能之间进行折衷考虑。

至今已有很多文章研究瑞克接收机在UWB系统中的应用，分析了各种瑞克接收机结构在UWB信道中的性能以及瑞克接收机性能与信号带宽的关系。按瑞克接收机结构可以分为全瑞克(A-Rake)、选择式瑞克(S-Rake)和部分瑞克(P-Rake)，合并策略分为等增益合并(EGC)、最大比合并(MRC)。A-Rake将所有可分辨的多径信号进行合并，S-Rake在所有可能分辨的多径信号中选择最强的几个进行合并，而P-Rake将最先到达的几条径进行合并。EGC对各径信号以相同的加权合并，而MRC根据信道估计结果对各径信号按强度加权合并。就接收机性能而言，A-Rake优于S-Rake，S-Rake优于P-Rake，MRC优于EGC。就复杂度而言，EGC结合P-Rake最为简单，MRC与A-Rake结合实现复杂度最高。综合考虑接收机性能与实现复杂度，S-Rake与MRC结合对高速UWB系统是最合适的方案，而P-Rake与EGC结合特别适合于低成本、低功耗的低速系统。

由于UWB信号带宽相当大，收发天线和无线信道往往引起较严重的信号波形失真。若瑞克接收机仍然采用理想的脉冲波形作为相关器模板，系统性能将有很大的损失。因此，在UWB系统中，需要根据接收信号对瑞克接收机相关器模板进行估计和修正。一种较为实用的方法是将实测得到的UWB脉冲波形作为相关器模板。

信号带宽的选择也将影响瑞克接收机的复杂度和性能。仿真结果表明，若信号带宽在500 MHz左右，4~6叉指MRC
S-Rake的性能已非常接近MRC A-Rake，若信号带宽在几个吉赫兹，则所需瑞克叉指数高达数十个。
7.3 信道估计
在数字通信系统中，若采用非相干检测则可以简化接收机复杂度，不需要进行复杂的信道估计。但非相干检测比相干检测有高达3
dB左右的性能损失，这对功率受限系统尤其难以接受。为了保证系统传输可靠性和功率效率，UWB系统一般采用相干检测，因此信道估计问题是UWB接收技术中的关键问题之一。

在基于脉冲的UWB系统中，采用瑞克接收机合并多径信号能量并进行相干检测，信道估计问题即估计多径信号的到达时间和幅度。在基于OFDM的UWB系统中，接收机根据信道频域响应对每个子信道进行频域均衡后进行相干检测，信道估计问题即估计信道频域响应。

UWB信道是典型的频率选择性衰落信道，在时域表现为多径弥散且呈现出多径成簇到达的现象。根据利用的先验信息分类，现有的信道估计方法分为：数据辅助(Data-aided)的信道估计、盲(Blind)信道估计。数据辅助的信道估计方法利用已知的训练符号进行信道估计，具有估计速

度快的特点，但在频谱利用率和功率利用率上付出一定代价。盲信道估计不需要训练符号，利用信号自身的结构特点或数据信息内在的统计特征进行信道估计，但计算复杂度很高，收敛速度通常很慢。

UWB系统的典型应用环境为室内，与数据传输速率相比，信道的变化速度非常慢，可以看作准静态。因此，对于突发式的包传递模式，采用数据辅助的信道估计方法最为合适，仅需插入少量训练符号即可快速估计信道信息，配合判决反馈可进一步提高估计精度。盲信道估计则比较适合于连续传输模式的网络。

Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
猫王:阿尔卡特Speedtouch780wl ADSL2+/VOIP企业级无线路由猫 真正王者一体机！秒杀706wl/日立AH4021
TOP


tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 6# 发表于 2006-7-26
11:47 | 只看该作者
8 UWB技术的应用
通常认为，短距离无线网络主要是指无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)。从网络覆盖半径区分，WLAN覆盖50～100
m的范围，WPAN覆盖围绕个人空间10 m左右的地理范围。根据对超宽带(UWB)的容量分析可知：UWB的容量优势主要体现在10
m左右的覆盖区域。因此，UWB的应用主要定位于WPAN，结合多跳自组织网络(Ad
hoc)技术，网络拓扑可以灵活变化，覆盖范围可以不断延伸。

目前，IEEE关于WPAN的技术标准可分为两个层次：高速WPAN标准IEEE 802.15.1、IEEE
802.15.3和低速WPAN标准IEEE
802.15.4。其中，802.15.1采用蓝牙(Bluetooth)作为物理层传输技术，提供最高1 Mb/s的传输速率和10
m的传输距离，适用于中低速无线连接。802.15.3工作于2.4 GHz免授权频段，采用网格编码调制技术，提供最高55
Mb/s的传输速率，可支持高速视频流、大文件传输等应用。802.15.4采用ZigBee技术作为物理层传输技术，提供的最高传输速率为250
kb/s，通过降低传输速率可将通信距离延伸至30
m或更远。其优势在于价格和功耗，主要应用于遥控、传感器等低端产品。UWB技术凭借其自身的技术特点，在高、低速WPAN应用中都将成为有力的竞争者。
8.1 高速WPAN中的应用
高速WPAN的主要目标是解决个人空间内各种办公设备及消费类电子产品之间的无线连接，以实现信息的

快速交换、处理、存储等，其应用场合包括办公室、家庭。个人空间内的设备类型非常丰富，大体分为三大类：电脑及其外围设备，包括个人PC、大容量移动硬盘、打印机、扫描仪、显示器、键盘、鼠标等；家用音视频娱乐设备包括DVD、CD播放机、数字电视机、数控音响等；便携式终端，包括笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、手机、摄像机、数码相机、MP3等。这些设备大部分对通信速率和实时性要求很高，当前他们之间主要通过通用串行总线(USB)、1394总线等高速总线进行连接，通信速率高达几十兆比特至几百兆比特每秒。采用UWB技术为这些设备提供高速无线连接将是比较理想的解决方案，配合上层协议灵活地改变网络拓扑，既可以实现点对点连接，也可以实现多个设备互连。下面给出几个应用实例：

(1)家庭多媒体应用
随着技术的不断进步，家用电器的范畴不断扩大，家用电器向数字化、智能化、网络化的方向发展，其中音视频娱乐设备最为普及。利用UWB技术为这些设备提供高速无线连接，无需使用电缆即可建立家庭多媒体网络。各种设备在小范围内组成自组织式的网络，相互传送多媒体数据，并可以通过安装在家中的宽带网关接入英特网。图13所示是UWB的典型应用，包括机顶盒、DVD和数码摄像机与数字电视的无线连接，数码照相机与电视机、打印机之间的连接等。
(2)计算机桌面应用
在计算机桌面上，汇聚了个人PC/手提电脑及键盘、显示器、扬声器、打印机、扫描仪、鼠标、移动硬盘等一系列外部设备。当前，电脑与各种外设之间通过错综复杂的线路相互连接。如果采用UWB技术将它们以无线的方式连接起来，则将改善线路连接情况。用户甚至没有必要将所有这些设备都放置在同一个桌面或房间内，每种设备可以被自由地移动位置。这类应用一般只需要支持2～4
m的传输距离，但速率要求可以从几万比特至几百兆比特每秒。

(3)多媒体会议应用
UWB技术还可应用于会议室等场所。参会人员坐在会议室中，能够利用自己的便携式电脑组建临时性的自组织网络。大家既可以自由地交换各种信息，也可以共享带有图像和音频的演示文档，还可以方便地共享投影仪、打印机等设备，如图14所示。


8.2 低速WPAN中的应用
低速WPAN的主要应用包括家庭自动化、资产跟踪、工业控制、医疗监护、安全与风险控制等。这类应用对传输速率要求较低，通常为几千比特至几万比特每秒，但他们对成本和功耗的要求很高，在很多应用中还要求提供精确的距离或定位信息。

低速WPAN的应用很多可以归纳到无线传感器网络(WSN)的范畴。WSN在工业监测、环境监测、智能交通、家庭安全等方面具有广泛的应用前景。每个WSN由大量带有无线网络功能的独立传感器节点构成，多个传感器节点以无线的形式组成网络，彼此通信和交换各种信息。WSN在网络结构上通常采用自组织的形式，网络拓扑具有随机变化的特点，节点信息往往需要通过中间节点进行多次转发才能到达目的节点。因此，WSN中的路由问题相当重要，若将各节点的地理位置信息作为路由计算的辅助信息，将很大程度上简化路由算法，降低能量消耗。对某些特定应用，如资产跟踪、人员跟踪、家庭安全等，位置信息是最为关键的信息。因此，精确的测距和定位功能对这些应用非常重要。

UWB具有功耗低、复杂度低、定位精度高的特点。因此，在WSN中采用UWB作为无线连接手段，不但可以满足低成本、低功耗的要求，同时可以提供非常精确的定位信息。

附件: 您需要登录才可以下载或查看附件。没有帐号？成为会员
Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
TOP


tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 7# 发表于 2006-7-26
11:52 | 只看该作者
9 UWB标准化进程
在UWB技术的规范化和标准化方面，美国走在世界前列。目前，只有美国制订了完整的商用UWB技术使用规范并规划了免授权频段。在美国之后，日本、新加坡等国家和ITU组织也逐步开始制订UWB的相关规范。UWB技术的标准化成果主要包括高速WPAN标准IEEE
802.15.3a、低速WPAN标准IEEE
802.15.4a、无线USB(WUSB)标准、无线1394(W1394)标准。下面对它们分别进行介绍。
9.1 IEEE802.15.3a
早在2001年美国联邦通信委员会(FCC)酝酿UWB技术民用化的时候，美国IEEE协会中负责制订WPAN标准的802.15工作组就准备将它用于802.15.3标准的物理层，以适应不断发展的高速多媒体应用。为制订基于UWB技术的高速WPAN物理层标准802.15.3a，先后成立了3a研究组(SG3a)和3a任务组(TG3a)。经过前期预研，SG3a于2002年8月完成了关于市场潜力、兼容性、显著性、技术可行性和经济可行性的5C技术报告。2002年12月，TG3a完成了技术需求报告和标准提案选择规则，并于2003年1月公布了标准提案筛选程序。根据TG3a提出的技术要求，IEEE

802.15.3a在10 m范围内提供至少110 Mb/s的传输速率，在4 m范围内提供至少200
Mb/s的传输速率，误包率应低于8%，并将480
Mb/s作为备选的高速率等级。要求支持4个微微网(Pico-net)同一区域同时工作。关于兼容性、功耗等诸多因素也进行了明确的规定。

早期关于IEEE
802.15.3a的标准提案多达30项。经过TG3a多个轮次的筛选，大部分提案被淘汰或合并，最后只剩下两个提案：一个是以Intel公司为首的多带正交频分复用联盟(MBOA)提交的多带正交频分复用(MB-OFDM)方案，另一个是以Freescale公司(前摩托罗拉半导体部门)为首的UWB论坛提交的直扩码分多址(DS-CDMA)方案。按照TG3a制订的提案筛选程序，一项提案要成为标准需得到全体成员75%以上的票数。由于双方的得票率始终不能超过75%，而且两种方案的差异太大，合二为一的可能性极小，致使IEEE
802.15.3a标准至今难以最终确定。

(1)MB-OFDM方案
MBOA支持的MB-OFDM方案将3.1 GHz～10.6 GHz频段分为13个带宽为528 MHz的子带。在第一代产品中，采用了3.1
GHz～4.9 GHz频段的3个子带(中心频率分别为3 432 MHz、3 960 MHz、4 488
MHz)。每个子带内采用正交频分复用(OFDM)调制，从而保证瞬时信号带宽大于500
MHz。为支持4个微微网同时工作，采用跳频多址技术，每个微微网使用特有的时频码。系统发射端框图见图15。


OFDM调制采用128点IFFT完成，有效子载波数为100，其余子载波用于导频数据传输和频谱调整。为满足FCC对辐射谱密度的限制并减弱峰均比，每个子载波仅采用正交移相键控(QPSK)实现星座映射。采用60.6
ns的循环前缀克服多径时延扩展可能引起的符号间干扰。为便于实现载波频率切换，OFDM符号之间增加了9.5
ns的保护间隔。信道编码采用约束长度为7、码率为1/3的卷积码，并通过“凿孔”技术调整编码效率，以便根据信道状况调整数据速率。为进一步获得分集增益，采用了信道交织和扩频技术。信道交织包括OFDM符号内的子载波交织和不同子带间的交织两个层次，极大地提高了频率分集增益。利用“镜像”子载波数据的共轭对称特性，可获得两倍的扩频增益。表4列出了MB-OFDM系统的技术参数。

(2)DS-CDMA方案
超宽带论坛支持的DS-CDMA方案将3.1 GHz～10.6 GHz频段划分为高、低两个频段，分别为3.1 GHz～5.15
GHz(低频段)和5.825 GHz～10.6
GHz(高频段)，两个频段可以分别使用或联合使用。为避免与802.11a等系统相互干扰，两个频段之间的免授权国家信息基础设施(U-NII)频段不被使用。单

独使用低频段，可实现28.5
Mb/s～400 Mb/s的传输速率；单独使用高频段，可实现57 Mb/s～800
Mb/s的传输速率；两个频段联合使用时，可实现高达1.2
Gb/s的传输速率。DS-CDMA方案可以支持最多8个微微网同时工作，4个工作在低频段，4个工作在高频段。同一频段的4个微微网使用不同的扩频码集合避免相互干扰。在Freescale公司的第一代芯片中仅使用低频段。图16为DS-CDMA系统的发射端框图。

为提高传输效率，DS-CDMA系统采用多进制双正交键控(M-BOK)方式进行符号扩频，扩频后的码片映射成BPSK或QPSK星座进行传输。为提高传输可靠性，DS-CDMA系统的信道编码采用卷积码、RS(Reed-Solomon)码以及级联码。DS-CDMA系统通过卷积交织技术进一步提高系统抗衰落能力。根据信道状况，系统传输速率可以通过选择不同的星座、信道编码方案、M-BOK方案进行配置。表5列出了DS-CDMA方案低频段的速率参数。


9.2 IEEE802.15.4a
自2002年11月，IEEE开始酝酿建立基于UWB的低速WPAN物理层标准IEEE802.15.4a。目的在于提供比802.15.4更高的传输速率、更低的功耗、更远的距离、更低的价格，尤其强调了精确的测距和定位能力。2003年7月，研究工作组SG4a正式成立并开始广泛征集相关信息。2004年1月，SG4a完成了5C技术报告。2004年3月，TG4a工作组正式成立并开始制订技术需求报告、标准提案筛选规则及筛选程序。按照TG4a制订的技术需求报告，IEEE
802.15.4a应提供至少1 kb/s的链路速率，对于数据收集节点应提供1 Mb/s以上的传输速率；要求测距和定位误差小于1
m；基本通信距离0～30
m；功耗极低，电池供电可维持数月至几年的时间。2004年7月，TG4a工作组开始征集标准提案。至2005年1月，总共收到26个标准提案。虽然TG4a对提案筛选程序进行了反复修改，但这个程序并没有真正执行。为避免出现类似802.15.3a标准那样的无法最终确定全球统一标准的僵局，提案各方经过磋商，于2005年3月形成了一个融合多家提案的基本纲要。在这份纲要中，包括两个可选的物理层：工作于3.1
GHz～10.6 GHz免授权频段的UWB脉冲无线电技术和工作于2.4 GHz免授权频段的线性调频(Chirp)扩谱技术。
9.3 MBOA的UWB通用平台
由于IEEE802.15.3a标准出现僵局，MBOA于2004年初成立了特别兴趣小组(SIG)，着手制订和推广自己的物理层和MAC层规范，力争成为全球事实标准。WiMedia联盟是一个由30余家国际大公司组成的非营利组织，致力于促进个人操作空间内多媒体设备的无线连接和互操作性，它与无线USB促进组织和1394商业协会有着广泛的合作关

系。WiMedia正在制订支持多个应用的通用抽象层，使他们在一个通用射频层上实现连接和互操作。2004年5月，WiMedia联盟与MBOA签署了协议，表示支持采用MBOA的物理层和媒体访问控制(MAC)层规范。这使得MBOA的物理层规范和MAC层规范可以广泛支持各种应用层业务，将成为支持多种应用的UWB标准通用平台。图17给出了Intel公司对外发布的UWB标准通用平台，其中包括两个核心层：由MBOA的物理层和MAC层组成的UWB射频层、由WiMedia开发的支持多种应用的汇聚层。在UWB标准通用平台上可以支持无线USB、无线1394、通用即插即用(UPNP)、IP等多种应用。


9.4 WUSB与W1394
目前，通用串行总线(USB)和IEEE 1394是市场占有率最高的两种高速总线标准。USB1.0以同步传输模式提供1.5 Mb/s和12
Mb/s两种速率，而USB2.0可以提供高达480
Mb/s的数据传输速率。USB技术已经广泛应用于市场上各类PC机外设及消费类数码产品中，包括打印机、鼠标、键盘、硬盘、数码相机、USB闪存、MP3等。在软件方面得到微软Windows操作系统的全面支持。1394可以在节点设备间提供100
Mb/s、200 Mb/s、400
Mb/s的传输速率，且同时支持同步传输和异步传输两种模式。在最新版本的1394b中，传输速率被提升至800 Mb/s，未来将提供3.2
Gb/s的传输速率。目前，1394在影像消费电子设备及大数据量外部存储器中占据优势地位，例如数字摄像机、外置海量硬盘、4倍速以上DVD刻录设备等。在笔记本电脑市场上，1394也占据相当大的市场，且得到通用操作系统平台的支持。因此，采用UWB技术为USB和1394提供高速无线连接成为研究热点。

2004年2月，由Intel、Agere
System、惠普、微软、NEC、飞利浦、三星电子共7个国际大公司发起成立了无线USB(WUSB)促进组织，致力于推动基于MBOA/WiMedia
UWB标准通用平台的高速WUSB。其应用定位于多媒体消费电子、PC外设和移动设备的高速互连，目标速率为480 Mb/s(3
m时)与110 Mb/s(10
m时)两个等级。2005年5月，UWSB促进组织完成了UWSB技术规范，MAC层标准即将推出，产品预计2005年底面世。

IEEE
1394商业协会于2001年成立了无线工作组(WWG)，其目的是开发一个协议适配层(PAL)标准，将有线1394应用适配到WPAN标准IEEE
802.15.3的MAC层，利用802.15.3的宽带物理层技术实现无线1394。2003年12月，WWG宣布PAL标准完成。由于802.15.3标准最高只能提供55
Mb/s的速率，不能满足1394高速连接要求。2004年9月，1394商业协会表示采用WiMedia的汇聚层作为高速无线1394的适配层，并表示与WiMedia合作开

发无线1394的互操作性测试和认证程序。同时，1394商业协会表示支持MBOA的UWB物理层和MAC层规范，并与MBOA合作制订UWB和无线1394的相关规范，实现高达480
Mb/s的无线连接速率。

附件: 您需要登录才可以下载或查看附件。没有帐号？成为会员
Anywhere WLAN！！Anytime WLAN！随时随地无线！
TOP


tange 发短消息
加为好友
tange 当前离线
UID6963 帖子5946 精华34 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 阅读权限255 性别男 在线时间3053
小时 注册时间2004-10-2 最后登录2011-5-14
管理员

帖子5946 积分40907 金币29563 元 威望165 荣誉59 注册时间2004-10-2 8# 发表于 2006-7-26
11:53 | 只看该作者
10 前景展望
从技术的角度看，各种规范的UWB技术已经趋于成熟。Freescale公司的第一代UWB芯片组已经于2004年9月获得美国FCC批准。这组芯片能够在10
m以上的距离提供110 Mb/s的数据传输速率，预计2005年将开发出速度高达1
Gb/s的芯片样品。MBOA的物理层规范已经完成，MAC层规范的推出也为期不远，与WiMedia的合作使其建立了涵盖物理层、MAC层、汇聚层的UWB通用平台。WUSB促进组织和1394商业协会的支持使MBOA的UWB通用平台具备强大的市场竞争力。

从市场角度看，UWB技术市场潜力巨大。在PC机及其外设、消费类电子产品市场，WUSB和W1394的前景非常诱人。专家预测，至2006年USB接口将有2.5亿口的市场潜力，至2007年1394接口数量将达到2亿口。在无线传感器网络、安全系统、家庭自动化、医疗监护等低速连接市场，尤其在对功耗和定位精度要求很高的应用中，UWB技术将具有绝对优势。

目前，UWB发展的“瓶颈”主要集中在两方面。第一，UWB技术的规范化问题。目前只有美国FCC制订了完整的商用UWB技术规范，日本、新加坡、德国等刚刚起步，大部分国家和地区还没有制订规范。因此，UWB技术在全球推广应用还缺乏基础。即使各国制订了UWB技术规范，相互之间的差异也将对已有UWB产品的规则适应性提出新的挑战。第二，UWB技术标准化问题。虽然IEEE
802.15工作组已经启动了基于UWB技术的高速WPAN和低速WPAN两个物理层增强标准的制订工作，但前者已陷入僵局，而后者仅形成初步纲要，最终标准的确定尚需时日。国际电信联盟(ITU)对UWB技术的标准化工作刚刚启动。缺乏统一的标准将使不同厂家的UWB产品之间不能互通，甚至相互干扰。这对UWB技术的推广应用是一个不利因素。

11 参考文献
[1] Federal Communications Commission. Revision of Part 15 of the