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UWB(超宽带)技术是1993年提出来的全新无线电技术,被以为是无线电技术的革命性发展。它与其他技术比有很大的不同,不需要使用载波。依附连续的、时间非常短的基带脉冲信号传输数据,因此占用的频带很宽到达了几个GHz,现在正成为无线通信研讨的热门。Bluetooth(技术)是1985年爱立信、IBM、英特尔、诺基亚等几家公司结合制订的近距离无线通信技术标准。Bluetooth自提出以来,在几年之内风靡全球。目前,全球已有2000多家商用企业推出了Bluetooth芯片、Bluetooth平台、运用程序、测试设备等产品。随着通信技术的进一步发展,WB运用于下一代Bluetooth将成为一大亮点,下面就扼要论述其可行性。
2、二者技术的类似性
2.1 同是短距离通信
Bluetooth是一种微型网络,一个Bluetooth设备在10m的范畴内感应到另一个Bluetooth设备时。它们主动在两者之间树立连接。这个衔接被称为微网(Piconet),更具体地说是一种个人区域网(PAN)。在微网中,一个Bluetooth设备被认定为主设备,另一个设备或者是任何后续设备(最多八个设备)被认定为从设备。主设备把持通信,包含两个设备之间任何所需要的数据传输。UWB的有效传输距离是10m,属于近间隔多媒体通信,这一点上二者几乎没有任何差异。
2.2 同是扩谱通讯
应用了扩谱通讯中的跳频计划,发射机每隔一段时光就从一个频率跳到另一个频率,不断搜寻干扰比拟小的信道,吸收机以频率跟踪的方法进行接受。跳领的频率依据发射机内部发生的伪随机数而定。在UWB中,当采用多脉冲调制时,把传输雷同信息的多个脉冲称为一组脉冲,多脉冲调制进程可以分两步:{dy}步为每组脉冲内部单个脉冲的调制;第二步为每组脉冲作为整体被调制。在{dy}步中,每组脉冲内部的单个脉冲通常采用PPM(脉冲地位)调制;在第二步中,每组脉冲作为整体通常可以采用PAM(脉冲幅度)、PPM调制。一般把{dy}步称为扩谱,而把第二步称为信息调制。在{dy}步中,把PPM称为跳时扩谱(TH-SS),即每组脉冲内部的每一个脉冲具有雷同的幅度和极性,但具有不同的时光地位;在第二步中,依据须要传输的信息比特,PAM同时转变每组脉冲的幅度,PPM同时调节每组脉冲的时间地位。这样,把{dy}步和第二步组合起来就可以得到多脉冲调制技术如DS-SS PPM、TH-SS PAM、DS-SS PAM等。
2.3 同是低本钱、低功耗
Bluetooth在定义时以轻、薄、小为目的,发展用于互连小型装备及其外设,它的市场目的就是移动笔记本、移动电话、小形的PDA以及他们的外设,因而请求Bluetooth芯片小体积、低功耗,以便集成到小型便携装备中。它的输出功率有1毫瓦,本钱也在几美元左右。
UWB是不应用载波传输的无线通信技巧,又由于UWB直接采用二进制的传输方法,因此可将零组件大幅减少为四个(射频、基频、天线、内建的轫体与通讯协定),而且UWB的射频收发器架构很简略,UWB的芯片不需经过RF/IF的转换步骤,不须要本地振荡源、混波器,以及802.11x常用的超外差所需额外的表面声波滤波器。除此之外,也可将射频设计成不需要功率放大器,同时也可以使用CMOS制成,因此具备低本钱的芯片构造。也正是UWB有这些构造上的特色,一般来说它的功耗都不超过200微瓦,即可进行高速传输,甚至还有厂商宣称其UWB芯片耗电量仅50~100微瓦,极为省电。因此二者都符合低成本、低功耗的特色。而Bluetooth采取了UWB技术之后,功耗还可以大幅度下降。
3、UWB补充Bluetooth不足
3.1 加强抗干扰
目前,业界的趋势转向在无线个人局域网(WPAN)中采用Bluetooth1.O标准,为诸如打印和PDA同步这样的低速率运用定义了xxx力的短程信令机制。Bluetooth1.O尺度和802.11b可能将首先在用于企业和家庭网络环境的笔记本电脑上得到实现。但在目前的标准下,在同一环境中使用2.45GHz频段的WLAN(802.11b)和Bluetooth,尤其当二者相距较近经常会产生相互干扰使数据传输速度降低。Bluetooth信道经常从不同的频隙跳到802.11b信号上,干扰802.11b信号,并禁止信息包的发送。当信息包被“损坏”后,发射体系因不能收到确认信息,就会重新发送,这就导致信息吞吐量的降落。假如802.11b信号特殊弱,而Bluetooth信号又特殊强,802.11b信号上的噪声可能会导致衔接中止。Bluetooth对802.11b的干扰强于802.11b对它的干扰。现在要打消这样的干扰得不断xxBluetooth协定尺度。
由于UWB的脉冲非常短(0.1ns~1.5ns),频谱非常宽(数GHz,可超过10GHz),能避免多路径传输的讯号干扰问题,因此采用UWB的Bluetooth与其它无线通信技术(移动电话、802.11x、微波等等)间发生干扰的可能性大幅下降。
3.2 进步传输数率
目前,Bluetooth只能达到数据传输率1Mb/s,实现了语音和数据的传输,远远不能满足将来的流媒体高速率的请求。而现在很多UWB厂商的{dy}代技巧都可到达100Mbps的速率,已开端研发的第二代UWB可达数百Mbps甚至可以到达更高的速率,采取UWB的下一代Bluetooth,到时就可满足高容量的多串传播输利用。
3.3 增添安全性
Bluetooth供给短间隔的对等通讯,同其他技巧比,Bluetooth信号很轻易被窃取,所以须要Bluetooth协定供给的认证和加密。UWB的脉冲非常短(通常不超过十亿分之一秒),因此在极广的频段间传输时,非常难以被侦测。同时其收发器之间由事先确认的辨识方法进行转换,接受端必需知道传送真个脉冲序列(Pulse Sequence),方能准确收到讯号,因此具备高度的安全性。Bluetooth在采取UWB的物理层后,它将更加安全地传输。
3.4 进步QoS
UWB体系具备良好的时间解析才能,使其能发展出准确的测距才能与定位功效,因此过往军方即将其用在雷达的侦测体系上。而定位才能准确为UWB独到之处,使其可以将通信与间隔侦测进行联合。在贸易用处上,精准的定位功效利用于Bluetooth追踪定位,更能{zd0}水平地进步衔接性能和服务质量(QoS)。
4、频段剖析
从频段上看,UWB的可用频段为3.1GHz~10.6GHz,Bluetooth使用的是2.4 GHz~2.4835 GHz的产业、科研、医疗(ISM)全球通自由频段,在世界上尽大部分国度无需申请无线电执照或允许证,使旅行者随时随地毫无障碍地应用Bluetooth装备。二者频段相隔还有必定差距,将来Bluetooth把UWB作为的物理层其频段可能还有进一步的修改和扩大空间。
5、结语
从以上剖析得知,UWB利用于下一代Bluetooth是切实可行的。但是要修正Bluetooth技术的物理层尺度,不过融会这两项技术还需要时光。另外,UWB也面临着很多挑衅,还有很多技术问题要研讨解决:诸如需要更好地懂得UWB传布信道的特色,树立信道模型,解决多经流传等问题;需要进一步研讨高速脉冲信号的天生、处置等技术;还有高速脉冲收发电路的设计与实现,如高精度的匹配滤波、UWB天线、板上微把持器噪声的处置等;研究新的调制技术,进一步下降收发机构造的庞杂度,等等。
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