除了一般應用在智慧家庭領域裡的藍牙、WI-FI等無線技術,你是否瞭解過無載波通信技術呢?
UWB在早期,被用來應用在近距離高速數據傳輸,近年來國外開始利用其亞奈秒級超窄脈衝,來做近距離精確室內定位,如LocalSense無線定位系統。
一開始是使用脈衝無線電技術,此技術可追溯至19世紀。後來由Intel等大公司提出了應用了UWB的MB-OFDM技術方案,由於兩種方案的截然不同,而且各自都有強大的陣營支持,制訂UWB標準的802.15.3a工作組,沒能在兩者中,決出最終的標準方案,於是將其交由市場解決。
它的抗干擾性能強,傳輸速率高,系統容量大,發送功率非常小。UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小於1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長系統電源工作時間。而且,發射功率小,其電磁波輻射對人體的影響也會很小,應用面就廣。
它主要是一種不用載波的技術,採用時間間隔極短(小於1ns)的脈衝進行通信的方式,也稱做脈衝無線電( Impulse Radio)、時域(Time Domain)或無載波(Carrier Free)通信。與普通二進制移相鍵控(BPSK)信號波形相比,UWB方式不利用餘弦波進行載波調制,而發送許多小於1ns的脈衝,因此這種通信方式佔用頻寬非常之寬,且由於頻譜的功率密度極小,它具有通常擴頻通信的特點。
UWB通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號,能在10米左右的範圍內,實現數百Mbit/s至數Gbit/s的數據傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、頻寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢,主要應用於室內通信、高速無線LAN、家庭網路、無線電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。
與藍牙和WLAN等頻寬,相對較窄的傳統無線系統不同,UWB能在寬頻上發送一系列非常窄的低功率脈衝。較寬的頻譜、較低的功率、脈衝化數據,意味著UWB引起的干擾小於傳統的窄頻無線解決方案,並能夠在室內無線環境中,提供與有線相媲美的性能。
UWB具有以下特點:
抗干擾性能強。UWB採用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈衝信號,分散在寬闊的頻寬中,輸出功率甚至低於普通設備產生的噪聲。接收時將信號能量還原出來,在解擴過程中產生擴頻增益。
因此,與IEEE802.11a、IEEE802.11b和藍牙相比,在同等碼速條件下,UWB具有更強的抗干擾性,傳輸速率高。UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高於藍牙100倍,也可以高於IEEE802.11a和IEEE802.11b。
頻寬極寬。UWB使用的頻寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬頻系統容量大,並且可以和窄頻通信系統同時工作,而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天,開闢了一種新的時域無線電資源。
消耗電能小。通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈衝電波,也就是直接按0和1發送出去,並且在需要時才發送脈衝電波,所以消耗電能小。
保密性好。UWB保密性表現在兩方面。一方面是採用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時,才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。
結語:雖然當前應用此技術的實際產品和系統較少,大部分仍處於理論實驗當中,需要更多的升級和革新。但其優勢和應用特色,相信在未來智慧家庭領域還有一席之地。
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