区分：UWB超宽带技术进展展望
发布时间:2023-01-07 文章来源:深度系统下载 浏览:
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网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。 当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。 超宽带(UWB)技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术，利用频谱极宽的超短脉冲进行通信，又称为基带通信、无载波通信，主要用于军用雷达、定位和通信系统中。2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)批准了UWB技术用于民用;随后，日本于2006年8月开放了超宽带频段。由于UWB技术具有传输速率高(达1Gbit/s)、抗多径能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、低截获概率、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点，现在已经成为无线个人域网(WPAN)的首选技术。超宽带理论 迄今为止，超宽带理论体系还不完善，关于其工作机理和特性还有很多疑问，如超宽带信号传播特性、信道模型、超宽带天线设计理论以及超宽带信号处理理论等，而这对超宽带系统的设计和应用至关重要。 标准化 在UWB物理层两种技术方案中，DS-UWB产业发展相对领先，目前已有多款商用芯片问世，产业发展进入模块阶段(IEEE1394和PCI应用模块，无线USB应用模块)，2004年8月获得了FCC的批准，嵌入DS-UWB的电子产品可以在美国市场销售。 MB-OFDM商用芯片问世，产业发展进入芯片阶段，获得了众多厂商的支持。 IEEE802.15.3a高速UWB的上层协议由WiMediaAlliance负责。2005年3月，WiMedia联盟与MB-OFDM联盟合并，显著提高了开发超宽带标准和互操作性的效率，但这并没有改变最终结果。经过四年争论之后，IEEE负责802.15.3aUWB标准的任务小组经全体投票一致通过决定解散，消费者将自己选择他们认为最方便、最实用的技术。与此同时，WiMedia联盟建议欧洲的行业协会和标准化组织EcmaInternational的成员采用其MB-OFDM标准作为消费产品中使用的UWB全球标准，并将标准提交ISO/IECJTC1快速通过。 干扰问题 超宽带系统应用中存在一个与现有其他无线通信系统的共存问题。由于超宽带系统使用很宽的频谱，因此与很多其他的无线通信系统频谱重叠。虽然从理论上说超宽带系统的发射功率谱密度很低，应能和其他无线通信系统兼容，但在实际应用中，超宽带系统对其他无线通信系统的兼容性还需要实验证明，特别是超宽带系统的工作机理还有很多不清楚的方面，比如超宽带系统的带外干扰问题，即超宽带设备有可能对其工作频段之外的无线系统产生一定的干扰，这部分干扰还很难用理论计算的方法准确估计，如对GPS的干扰、对个人通信系统900/1800MHzGSM的干扰、对无线局域网IEEE802.11的干扰等，特别是当某特定区域有很多超宽带设备时，其集中干扰必须认真考虑。 与之对应的问题是，来自于其他无线通信系统的信号对UWB接收机的带内干扰。UWB设备发射功率谱密度很低，UWB接收机中容易受到噪声和干扰影响，特别是来自窄带无线系统的阻塞干扰。 干扰问题始终是制约民用超宽带技术发展和应用的一个重要问题。目前，随着4G标准化进程的加快，UWB与4G的“和平共处”也值得深入研究。UWB使用频段与4G候选频段有重叠，为了对未来的4G系统提供保护，必须开展UWB与4G的共存研究。DAA(detect and avoid)作为UWB的防干扰技术在日本和欧洲越来越受到重视，为了保护未来4G移动通信系统，一些国家提出UWB必须使用DAA的限制方案。 “UWB+无线Mesh” 与传统的集中控制式无线网络相比，Mesh扩展覆盖范围，提供非视距传输(NLOS)，结构灵活，具有自建性、自愈性、自组性，支持多种接入方式，支持移动性，易于安装，成本低廉。作为一种理想的网状网物理层技术，UWB和网状网技术的融合将是未来UWB技术发展不可避免的趋势。 UWB技术的特点决定了整个网络的功耗和成本可以很低，网络数据传输速率高，系统总容量大，安全性能高，抗信道衰落能力强。但基于UWB的网状网技术也有其缺点，主要表现为：由于UWB发射功率限制，单跳传输距离短，只有10米左右的距离。 UWB应用 UWB技术可以提供高达1Gbit/s的数据传输速率，可用在数字家庭网络或办公网络中，实现近距离、高速率数据传输。例如，利用UWB技术可以在家用电器设备之间提供高速的音频、视频业务传输。在数字办公环境中，应用UWB技术可以减少线缆布放的麻烦，提供无线高速互联。另外，利用UWB技术还可以实现军用通信、雷达探测、精确定位等等。 UWB技术起源于脉冲通信，最初主要用于军事领域。近年来，超宽带技术开始用于民用高速、近距离无线通信领域，并取得了较快发展，产生了MB-OFDM、DS-UWB两种技术方案。目前，国际上对UWB技术的研究正在如火如荼地进行。凭借高速率、低功耗、低成本等优势，超宽带技术必将得到广泛应用。 网络的神奇作用吸引着越来越多的用户加入其中，正因如此，网络的承受能力也面临着越来越严峻的考验―从硬件上、软件上、所用标准上......，各项技术都需要适时应势，对应发展，这正是网络迅速走向进步的催化剂。 |
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