超宽带无线通信解决方案的分析与比较解析.doc

年第期（总第期 ）文章编号：（）超宽带无线通信解决方案的分析与比较耿鹏，邹传云，游路路（桂林电子工业学院通信与信息工程系，广西桂林）【摘要】介绍了基于超宽带（）无线通信技术的各种优势。对目前应用较为广泛的直接序列超宽带（）和多频带超宽带（）两种方案进行了比较分析，并对和的两种具体产品进行了分析。针对家庭和小型办公场所提出了网络的实现结构。【关键词】超宽带；直接序列；多频带；网络【中图分类号】【文献标识码】，（，）【】【】；实用技术引言超宽带（，）无线通信技术具有低成本、低功耗、高容量、高速率、抗多径衰落、精确定位等特点。目前，在日益增多的电子设备之间，它是实现小范围高速无缝的无线多媒体传输的理想技术。由于直接序列超宽带（）技术和多频带超宽带（）技术在实际应用中的突出表现，目前超宽带的标准和市场之争实际上是这两种技术之争。支持这两种技术的代表性公司分别是和，随着和先后通过认证，超宽带无线通信技术将在激烈竞争中快速发展起来。超宽带无线通信技术的优势）低功耗、低成本超宽带无线电发射的是由信息和用户地址码共同控制脉冲起点的冲激脉冲串，使用间歇的脉冲来收发数据，因而大幅度降低了功耗，延长了电源的供电时间。另外，由于不使用载波电路，不需要上、下变频，可以减小系统的复杂性。脉冲发射机和接收机适于芯片集成，使得系统结构简单、体积小，降低了成本。）高容量、高速率空间容量定义为单位面积信号覆盖区域内系统的吞吐量（）。超宽带的低功率特性使得它的空间效率很高，而且如采用技术进行组网，利用网络的多跳特性，可以减小超宽带发射机的发射功率和覆盖区域，从而进一步提高超宽带系统的空间容量。也就是说在一个给定区域，可以有更多的发射机同时工作，这样提高了系统空间利用率，增加了系统的用户容量。）精确定位超宽带的频谱范围很宽，因而可以达到很高的空间分辨率，确定以内的传输节点的位置。在网络中，利用超宽带测距和定位技术，每个节点都可以了解到周围节点相对于自己的位置，将这些相对位置信息集中在一个或几个节点之中，即得到整个网络的相对拓扑结构。这与昂贵的定位系统相比，无疑是有优势的。蓝牙等窄带技术使用（无线信号强度指标）以测量入局信号的强度来进行定位。但的精确率通常较低，如果传输设备前面有一个物体，就会降低信号强度，其测量值就会有偏差。显然，基于超宽带的测距和定位技术更胜一筹。文献在介绍了测距和定位基本概念的基础上分析了两种超宽带定位协议，即基于锚（）的协议和基于无锚（）的协议，并与其他无线定位技术进行了比较。）抗多径衰落多径衰落是指反射波和直射波叠加后引起的接收信号幅度的随机变化，它是无线通信的一大障碍。而国家自然科学基金项目：冲激无线电新调制方法研究（） （）已领先一步，应用在海尔的高清晰度电视上，此事被称作超宽带技术在家庭应用领域的一个里程碑。这款电视可以在最大的范围内以的速率进行数据传输，可多信道同时无线传输影像。这让无线播放器有了更大的空间，也是未来智能化家庭的一个标准无线模式。可能阻碍应用的是其对协议的定义，联盟为超宽带网络制定了一个新的层标准（），这无疑是抵制了标准。而任务组已经规定，无论最终选择哪一个物理层标准，都将采用现有的媒体访问控制器。两方案的市场前景注意到了和解决方案均可与、蓝牙、等技术共存。由于无系统每次的脉冲发射时间极短，在反射波到达之前，直射波的发射和接收已经完成。这使得多径迟延的分辨率达到纳秒级，从而大大提高了时间分辨率，可以显著提高抗多径衰落的能力。）常见短距离无线通信技术统计目前涉及此方面的技术很多，表所统计的是由工业化标准组织或工业协会推出的具有一定使用规模的技术。直接序列超宽带与多频带超宽带技术分析（）对超宽带的定义是：信号频谱的带宽与其中心频率之比大于等于或者绝对带宽大于等于。该定义并没有约定信号的时域波形特征，所以产生超宽带信号的方式并不唯一，即超宽带无线通信系统的实现方案也不一样。目前应用较为广泛的两种方案为直接序列超宽带（）和多频带超宽带（）。这两种方案的物理层建议的比较见表。在频率利用率、定位、收发器实现方面较有优势，而抗码间串扰（）和多径干扰能力较强。如果主要考虑的是地理上的共存性及降低采样率，那么较合适；对鲁棒性要求高和覆盖率要求大的系统，则应当选择系统。针对超宽带的标准和市场之争实际上是这两种技术之争。和目前，围绕着超宽带国际标准形成了两个针锋相对的集团。一方是由等公司所组成的团体，另一方是由，等公司组成的联盟（于年月日与联盟合并）。前者的超宽带解决方案应用的技术是，后者是。具有代表性的芯片组是和，两者均已通过认证。解决方案包括射频收发器（）、基带处理器（）和控制器（）三部分，采用和技术构建。其中射频收发器能够通过晶体管的脉冲，创建脉冲信号，形成一个以基带速度运行的网络；基带处理器提供多个前向纠错能力，以便快速采集和灵活跟踪；控制器基于流媒体应用。方案体系结构如图所示。是联盟目前唯一能在速率上（）和相媲美的超宽带解决方案。该方案包括射频收发单元（）及数字基带处理单元（）。其中采用技术制造，耗电量；采用规格的技术，耗电量。方案体系结构如图所示。从家庭和小型办公场所的应用来看，技术蓝牙（）红外光（）依距离（）（）以下表短距离无线通信技术部分指标比较技术带宽频率范围调制方式多址方式纠错码码元速率链路预算缓解多径方式，群：群：，卷积码和码卷积码（，）（，）判决反馈均衡和个可选频段群：群：群：群：（点），时间频率交织（）卷积码卷积码卷积码卷积码个抽头，延迟扩展表两种超宽带方式部分指标比较 年第期（总第期 ）图体系结构图接收射频控制发送主机接口高速数据传输物理层射频芯片媒体物理层基带芯片主机主机接口处理器逻辑接口基带（）基带发射器定时收发器偏压控制射频前端射频收发器晶体天线图体系结构图线通信网络市场不仅仅要考虑技术的优越性，还需考虑市场的影响，所以在一个长时期内各种技术还将共存下去。特别是蓝牙技术，从年月爱立信、诺基亚等公司联合组成蓝牙特别兴趣小组（，）至今，已经有数以千计的企业加入了该组织。蓝牙产品也先后被推出，比较成熟的应用包括：蓝牙耳机、蓝牙手机、蓝牙键盘等，目前已有二亿五千万的蓝牙技术消费者。蓝牙的市场优势和超宽带的技术优势最终会成为将两者结合在一起的重要因素。另外，和均支持网络体系结构。在家庭使用场合，网络可用于数字电视、机、手机、无绳电话、打印机、机顶盒等设备之间文件和数据流的高速传输。一种适合此应用的网络结构，如图所示。网络中的设备均为超宽带设备，这些设备构成网络。假定此网络为多跳结构，则可分为两个区域：链路域和多跳域。链路域中的节点均在各自的通信范围之内，且可通过多跳方式与其他链路域节点进行通信。整个家庭网络构成一个多跳域。网络中的各个节点均为对等节点，任何节点均可和其他节点进行端对端的通信。超宽带技术和网络技术都是当今无线通信的热点技术，它们的结合有着广泛的应用前景。小结近几年来，随着个人和家庭拥有的通信设备和电气设备的不断增加，通信容量不断提高，人们对各种设备的通信质量要求也越来越高，超宽带无线通信技术正好满足了这一要求。超宽带无线通信技术的发展还处在初级阶段，它的应用潜力是无法估量的。参考文献方旭明，何蓉短距离无线与移动通信网络北京：人民邮电出版社，：，：，超宽带无线电基础葛利嘉，译北京：电子工业出版社，焦胜才，郑伟，温向明超宽带技