據(jù)日經(jīng)BP社報(bào)道,英特爾于2月28日在該公司主辦的開(kāi)發(fā)商會(huì)議“Intel Developer Forum(IDF)Spring 2002”上公開(kāi)演示了下一代短距離
無(wú)線技術(shù)“
UWB(超寬帶技術(shù))”。主要有如下三大特點(diǎn):(1)高達(dá)數(shù)百M(fèi)bit/s的高速通信;(2)耗電量為現(xiàn)有
無(wú)線技術(shù)的1/100以下;(3)較現(xiàn)有
無(wú)線技術(shù)成本更低。
上圖是美國(guó)英特爾于2002年4月在“IDF 2002 Spring Japan”上對(duì)該技術(shù)進(jìn)行演示時(shí)的情景。照片上的兩部終端分別是發(fā)送器(照片右)和接收器(照片左)。在區(qū)區(qū)數(shù)米的距離內(nèi)能夠以100Mbit/s的速度進(jìn)行通信。
除英特爾外,美國(guó)Time Domain、美國(guó)Multispectral Solutions以及美國(guó)XtremeSpectrum等公司也在進(jìn)行
UWB無(wú)線設(shè)備的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。這些公司都正在從事軍用
無(wú)線設(shè)備及雷達(dá)方面的研發(fā)。
UWB是以軍用雷達(dá)為主要用途,從1960年開(kāi)始開(kāi)發(fā)的軍用技術(shù)。
冷戰(zhàn)結(jié)束后,由于受到軍轉(zhuǎn)民潮流的影響,各家企業(yè)展開(kāi)了游說(shuō)活動(dòng),以便解除對(duì)
UWB的民用禁令。
UWB的最終解禁是2002年2月14日。這一天美國(guó)FCC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì))準(zhǔn)許該技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域,用戶不必進(jìn)行申請(qǐng)即可使用。
UWB為什么主要用于短距離無(wú)線通信?
UWB此前并非只是因?yàn)檐娛律系脑虿艧o(wú)法進(jìn)行民用的。其主要原因在于
UWB所特有的“超寬帶”特點(diǎn)。
在基于
UWB的通信中所必須的頻帶寬度相當(dāng)大,從500MHz直至數(shù)GHz。比如,英特爾的試制機(jī)使用的就是從2GHz頻帶至6GHz頻帶之間的4GHz帶寬。也許有很多人不清楚這個(gè)帶寬到底有多大,但是模擬手機(jī)使用的帶寬僅為30kHz,甚至連采用同時(shí)使用多個(gè)帶寬的OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)進(jìn)行高速通信的IEEE802.11a所使用的帶寬也只不過(guò)是18MHz(日本標(biāo)準(zhǔn))。
但實(shí)際上并不存在空閑如此之寬的頻帶。所以,無(wú)論怎么做,總是要出現(xiàn)與現(xiàn)有
無(wú)線技術(shù)所使用的頻帶相互重疊的部分??梢哉f(shuō)這不是一項(xiàng)進(jìn)行頻帶分配,而是一項(xiàng)以共享其他
無(wú)線技術(shù)使用的頻帶為前提的
無(wú)線技術(shù)。
當(dāng)然,還存在著用戶申請(qǐng)的壁壘。IEEE802.11a和11b等
無(wú)線LAN產(chǎn)品,用戶不必申請(qǐng)?jiān)S可即可使用。如果只能購(gòu)買而不能使用的話,那么就不可能得到普及。因此對(duì)于
UWB而言,不可或缺的是解禁必須以免除用戶申請(qǐng)為前提。
最終,2002年2月FCC準(zhǔn)許
UWB技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域的條件就是:“在發(fā)送功率低于美國(guó)放射噪音規(guī)定值-41.3dBm/MHz(換算成功率則為1mW/MHz)的條件下,可將3.1GHz~10.6GHz的頻帶用于對(duì)地下和隔墻之物進(jìn)行掃描的成像系統(tǒng)、汽車防撞雷達(dá)以及在家電終端和便攜式終端間進(jìn)行測(cè)距和
無(wú)線數(shù)據(jù)通信”。
發(fā)射功率的大小決定其傳輸距離。據(jù)英特爾按照FCC的規(guī)定而進(jìn)行的演示結(jié)果顯示,對(duì)于10米以內(nèi)的距離,
UWB可以發(fā)揮出高達(dá)數(shù)百M(fèi)bit/s的傳輸性能,但是在20米處反倒是IEEE802.11a/b的
無(wú)線LAN更好一些。也就是說(shuō),既然
UWB將與現(xiàn)有
無(wú)線技術(shù)共存,就不會(huì)被用于長(zhǎng)距離傳輸。
UWB實(shí)質(zhì)上是短小精悍的“脈沖”
之所以需要如此的帶寬,是因?yàn)?a class="contentlabel" href="/news/listbylabel/label/UWB">UWB是與手機(jī)和
無(wú)線LAN等現(xiàn)有
無(wú)線通信完全不同的方式。
現(xiàn)有的
無(wú)線通信為了劃分頻帶而使用“載波”。載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化,從而利用載波的狀態(tài)變化來(lái)傳輸信息。
而
UWB則不使用載波。它使用“脈沖”信號(hào)進(jìn)行信息傳輸。所謂脈沖,就是指產(chǎn)生和消失時(shí)間極其短暫的瞬間電流。而
UWB方面,其產(chǎn)生和消失時(shí)間僅為數(shù)百微秒至數(shù)納秒以下。1毫秒是1/1000秒,1微秒是1/1000毫秒,1納秒相當(dāng)于1/100微秒。由于在1納秒的時(shí)間里光也只能傳播約30cm的距離,可見(jiàn)這種脈沖非常之短。
如果將這種脈沖按頻率來(lái)分析,則可以將其分解成多種頻率的波(正弦波)段。由于是肉眼看不見(jiàn)的電波,因此難以直觀地進(jìn)行把握,但正如可利用棱鏡對(duì)光進(jìn)行分解、得到各種波長(zhǎng)的光一樣,也可以使用類似的方法進(jìn)行分析。
如果減小脈沖的長(zhǎng)度,那么頻帶寬度的增加將與時(shí)間成反比。在使用脈沖傳送信號(hào)時(shí),脈沖長(zhǎng)度越小,單位時(shí)間內(nèi)傳送的信號(hào)就越多。反過(guò)來(lái)說(shuō),帶寬越寬就能夠傳送更多的脈沖。不僅速度可以提高,而且還能有效地降低耗電量。由于加電時(shí)間極其短暫,因此平均耗電量很低。
會(huì)產(chǎn)生微弱的噪音干擾
不過(guò),麻煩的是,包含高達(dá)數(shù)GHz頻帶的頻率成分的脈沖對(duì)于其他
無(wú)線通信而言,只是干擾通信的噪音而已。FCC在充分考慮干擾的危害性之后,才最后決定解除對(duì)
UWB的民用禁令。但是美國(guó)國(guó)防部和航空界至今仍然認(rèn)為可能會(huì)造成干擾??磥?lái)即使在
UWB的發(fā)祥地--美國(guó),人們的意見(jiàn)也并不統(tǒng)一。
目前在日本國(guó)內(nèi)的情況是,即沒(méi)有充分的實(shí)證性數(shù)據(jù),也沒(méi)有在日本電波法這一框架下對(duì)如何使用
UWB進(jìn)行討論。日本總務(wù)省的觀點(diǎn)是:“美國(guó)和日本的國(guó)情不同。無(wú)法直接照搬美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”。
現(xiàn)在令人擔(dān)心的是,
UWB會(huì)干擾到利用來(lái)自宇宙的微弱電波進(jìn)行觀測(cè)的電波天文臺(tái)。美國(guó)的電波天文臺(tái)大多設(shè)立在以沙漠為主的無(wú)人地區(qū),而日本的電波天文臺(tái)有的就設(shè)置在離民房和道路不遠(yuǎn)的地方。雖然可以通過(guò)更新設(shè)備來(lái)調(diào)整頻帶,但不管怎么說(shuō)都需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。
一旦獲準(zhǔn),就將用于個(gè)人電腦
在以上分析的基礎(chǔ)上,我們來(lái)預(yù)測(cè)一下
UWB一旦在日本得到批準(zhǔn)后,在個(gè)人電腦上的應(yīng)用前景。毫無(wú)疑問(wèn),核心問(wèn)題是硬件與軟件的支持。
硬件方面,美國(guó)Time Domain公司和美國(guó)Multispectral Solutions公司已經(jīng)達(dá)到了即將開(kāi)始提供
UWB芯片組工業(yè)樣品的階段。估計(jì)最快將于2004年進(jìn)行正式投產(chǎn)。
最有可能的情況是:將
UWB集成到個(gè)人電腦芯片組中。目前,英特爾正在進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā),以便將其配備于芯片組中。這是因?yàn)榕c使用載波的
無(wú)線技術(shù)不同,由于脈沖發(fā)生的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易在芯片組中集成。
英特爾總裁保羅