关键词:UBW无线通信应用展望
随着无线移动通信的发展日新月异，新技术也层出不穷。UWB、ZigBee、蓝牙、NFC、RFID及Rubee等近距离无线技术逐渐在业界升温，过去所谓“无线通信＝移动通信”的概念越来越过时，而包括GSM、CDMA移动网络和近距离无线通信以及IR（红外）、M2M（机对机）等多种无线技术共同丰富了无线通信市场目前，一种新的近距离无线通信技术引起了人们的广泛关注，这就是超宽带无线技术（UWB，UltraWideBand）技术。正如其名称一样，UWB技术是一种使用1GHz以上带宽的先进的无线通信技术，被认为是是21世纪最有发展前景的十大通信技术之一。UWB技术是一个全新无线传输标准，可提供简单、可靠的低成本无线解决方案，成为被广泛研究的一种新兴无线通信技术。
一、UWB的技术特点
与传统通信技术不同的是,UWB是一种无载波通信技术,即它不采用载波,而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术,适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC的规定,从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB所使用的频率范围。
从频域来看,超宽带有别于传统的窄带和宽带:它的频带更宽。窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%,相对带宽在1%到25%之间的被称为宽带,相对带宽大于25%,而且中心频率大于500MHz的被称为超宽带。
从时域上讲,超宽带系统有别于传统的通信系统:一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制,而UWB是利用起、落点的时域脉冲(几十ns)直接实现调制,超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行,而且以这一过程中所持续的时间来决定带宽所占据的频率范围。由于UWB发射功率受限,进而限制了其传输距离,UWB信号的有效传输距离一般在10m以内,故而在民用方面,UWB普遍地定位于个人局域网范畴。
二、UWB技术应用现状
目前业界认可的UWB技术的应用领域主要包括：家庭、办公室、个人消费电子产品。特别是在“数字化家庭”或“数字家庭网络”的概念日益广泛普及的今天，关注这一概念的消费电子产品厂商正试图用无线网络将消费者家中的电器连接起来，使各种大带宽的Video信息可以在这些电器之间传递和交换。无线USB联盟已经公布物理层使用MB-OFDM方案，这对于推动UWB的应用将起到很好的促进作用。可以看出，取代现有USB接口和1394接口的线缆连接，即无线USB和无线1394将成为UWB技术最有前途的应用之一。2006年，已经有多家公司可以提供UWB芯片，例如Alereon、Artimi、Staccato、Wisair、Intel、英飞凌等均有各自的UWB芯片解决方案，包括基带芯片、MAC芯片、RF收发芯片，或集成基带、MAC和RF的芯片。同时，很多芯片公司均在2007年推符合WiMedia认证的UWB芯片，并将拓展UWB应用在消费电子类产品中。在笔记本芯片市场占有绝对领导地位的Intel公司，致力于将UWB的主要应用无线USB2.0作为笔记本电脑的标准配置接口。2006年是UWB激活的一年，在全球超宽带峰会上，有12家厂商展示了UWB产品及解决方案。2007年1月于美国消费电子展（CES）上，又有不少厂商展出了基于UWB技术的商用产品。如美国DCREDNA研究所在梅赛德斯-奔驰R500上采用宽带技术实现高清视频播放，采用了Intel的UWB解决方案；三星SC-D365无线数字摄像机，是全球首个采用超宽带技术，以无缝方式显示了通过无线USB链路发送的视频剪辑，它不再需要取出内存或通过电线连接，而是能将家庭电影片段以无线方式传送到PC进行存储或显示；华硕公司的一款无线HDMI产品，采用UWB支持S-Video端口、HDMI信号以及A-DI的ADV202JPEG2000图像解码芯片，可用于高速影片图片传输、音乐下载、打印，以及PC外设与消费电子产品的数据同步。2007年5月，香港应科院与深圳雅图科技演示了他们共同研发的“世界上第一台具无线超宽带视频流技术的超大屏幕投影电视”。WiMedia联盟虽然最终在标准上胜出，但在产业化的道路上依然存在着巨大的竞争。就产品和技术来讲，UWB论坛阵营的技术和产品相对比较成熟。尽管UWB论坛阵营已经解散，飞思卡尔仍然在推动着其相关产品Cable-freeUSB的生产和发展。基于UWB论坛倡导DS-CDMA标准的产品在UWB真正标准化之前，仍然有一定的市场。还有另外一种高速UWB方案，即C-Wave，是由Pulse-Llink公司推出的，目标在于家庭多媒体网络应用，它既可以以基带方式工作也可以从载波调制带通方式工作；C-Wave既可应用于无线网络，也可用于有线（电力线、电缆）网络，还可应用于有线无线混合应用的场合。因此，将来C-Wave对WiMedia联盟的MB-OFDMUWB或有一定的竞争性，也有一定的互补性。
三、展望
UWB的优势在于信号精确的时间位置定位和范围定位，由于精细的时间分辨率大大改善多径衰落现象;由于极宽的传输带宽带来多路接入能力;由于极低的发射功率带来隐蔽通信能力;由于较低的频率分量带来较好的材料穿透能力。这使人们认为它将会在一些小的通信设备例如携带有限能源的新一代智能蜂窝移动电话中使用，也会在一些移动消费类产品例如个人数字助理、因特网无线接入和数据传输设备中使用，或用它在短距离上接收高速语音和视频信号。现在国内外关于UWB的主要研究方向集中在UWB天线的设计；信道模型的建立；UWB与常规无线系统相互干扰问题等方面。虽然FCC批准了UWB可以进入商业应用，但UWB技术还远没有被完成。要构成高效的设计优良的能在非实验室环境下使用的UWB通信系统，依然有许多工作要做，还需要许多新的理论上和实际上的探索。其中最主要的热点问题包括：世界范围内UWB规程(标准)的批准；能够大规模产业化生产的低价位低功耗UWB芯片的设计；既能与现有的窄带通信系统和平共处，又能最大化自身容量的新的UWB系统结构；随之带来的新的接收机方案设计；以及一个既能足够精确的描述UWB信号传播特性，又足够简单，能方便分析和计算机仿真的合适的信道模型。一旦UWB技术标准化，各种设备就可以使用UWB技术相互连接。超宽带技术很可能是未来短距离无线移动通信高速传送多媒体信息，高速接入计算机网络的关键技术。2004年5月18日在北京，海尔集团和飞思卡尔成功地展示了相距40inch的手提摄录机与等离子平面电视机之间采用DS-UWB技术进行的无线连接，这是市场上首度采用DS-UWB融入家庭影音设备的全功能模式。这证明了UWB技术在手持设备上应用的可行性。相信UWB技术，不仅为低端用户所喜爱，且在一些高端技术领域，在军事需求和商业市场的推动下，UWB技术将会进一步发展和成熟起来。
参考文献：
[1]贺鹏飞.浅析超宽带通信技术发展及应用前景[J].科技信息,2008(30).
[2]王一强.UWB超宽带技术研究及应用[J].江西通信科技,2008(3).
[3]陈传红.值得关注的一种新兴近距离无线通信技术—超宽带UWB[J].移动通信,2008(17).