博鱼体育UWB标准之争

摘要 

         UWB(ultra wideband)是最新的宽带无线通信技术之一,可以实现数字家庭和办公室中设备间的可移动的高速连接,以方便传送视频、音频和其他宽带数据流。UWB 作为后3G时代的前沿无线技术,有着巨大的发展潜力和广阔的市场应用前景。正因为如此,UWB的标准之争从其概念提出之时就非常激烈。从两种UWB标准理论上的差别开始,讨论了两种标准各自的发展过程以及争论的焦点,分析了两种标准目前的市场发展状况,最后对两种标准的未来进行了展望。

  0、引言

  超宽带无线电(Ultra wideband radio)是在辐射波形的基础上定义的,最常见的关于“超宽带(UWB)”的定义来源于UWB雷达系统。1989年前,超宽带信号主要是通过发射极短脉冲获得,这种技术广泛用于雷达领域并使用脉冲无线电(IR)这个术语,属于无载波技术。1989年美国国防部(DARPA)首次使用超宽带这个术语,并规定若一个信号在-20 dB处的绝对带宽大于1.5 GHz或相对带宽大于25%,则这个信号就是超宽带信号。2002年FCC(美国联邦通信委员会)颁布了UWB的频谱规划,并规定只要一个信号在- 10dB处 的绝对带宽大于0.5 GHz或相对带宽大于20%,则这个信号就是超宽带信号[1]。

  1、UWB的标准之争

  从本质上看,UWB是发射和接收超短(ns-ps级)电磁能量脉冲,并以此进行数据传送的无线技术。UWB自2002年2月14日FCC批准民用以来,已经得到了快速地发展。但它也正在面临着标准制定的挑战。目前在UWB技术领域存在着两方对立阵营,即Intel、TI等倡导的MBOA(多频段 OFDM联盟)和Freescale等倡导的UWB论坛(利用DS-CDMA技术)。而原定2005年上半年完成的UWB标准的制定工作也因此停滞不前。

  1.1 历史

  2002年1月,IEEE 802.15.3 SG3a工作组成立,旨在为面向WPAN(wireless personal area network,无线个域网)应用的IEEE 802.15.3标准制定出高速物理层补充标准IEEE 802.15.3a,UWB的标准化进程由此开始。工作组在标准提案征求书中提出的系统指标是:[2,3]。

  1)使用FCC开放的3.1 GHz-10.6 GHz频段,发送信号的功率谱密度低于-41.3 dBm/MHz。

  2)目标速率:

  10 m距离上实现110 Mbit/s;

  4 m距离上实现200Mbit/s;

  1 m距离上实现480 Mbit/s。

  3)支持4个不同步的微微网同时工作。

  2003年3月,SG3a(802.15.3a研究组)如期收到23个提案。经过协商讨论,在2003年7月的会议上。这些提案最终融合成了两大方案,即传统的脉冲无线电方案和多频带正交频分复用(OFDM)方案。前一方案的倡导者多是早期投身超宽带无线通信研究与开发的中小公司,以美国 MSSI、Xtreme Spectrum公司等为代表,它们拥有大量脉冲无线电方面的发明专利,在UWB的应用开发进程中已先行一步。一些传统的通信大公司显然不愿意受到这些专利的制约,于是另起炉灶,完全摒弃了无载波窄脉冲的思想,又回到传统的窄带通信技术上,提出将可用的7.5 GHz频段划分成十几个500-600 MHz左右的子频带,在每个子频带上采用OFDM技术实现宽带无线通信的方案。出于商业利益的争夺,两种方案的竞争异常激烈,在2003年7月、9月和 11月会议上进行的投票中,任何一方都没有得到75%的赞成票,只能留待下一次会议加以解决。

  为获得更多的支持票,两大阵营一直都在积极采取各种行动。2003年7月,以Intel和TI为首的多频带OFDM联盟(MBOA)正式成立,有50多家企业加入,包括Alereon、微软、Intel、惠普、诺基亚、索尼等厂商。鉴于IEEE标准制定工作一再拖延,MBOA决定成立特别工作组,不再等待IEEE的最后结论,计划在2004年5月发布MBOA规则Release 1.0,并开始进行基于该规则的设备开发,计划在2004年第4季度和2005年第1季度分别提供芯片样品和集成模块。另一阵营得到了UWB论坛的支持, UWB论坛包括Freescale、摩托罗拉等厂商。为打破僵局,一些公司已表示将免费提供与标准相关的UWB专利。摩托罗拉作为这一阵营的坚定支持者,在2003年11月宣布收购Xtreme Spectrum公司,使源于Xtreme Spectrum的UWB开发工作得到Freescale的软件和芯片制造工程资源。

         从技术上来讲,MBOA和DS-UWB(直接序列超宽带)是无法彼此妥协的,DS-UWB曾提出一个通用信令模式,希望与MBOA兼容。但这种模式显然在技术上无法实现,所以被MBOA、IEEE和无线USB(Universal Serial Bus)协会拒绝。

  从产品上来讲,DS-UWB在开始的时候走在了前面。它的样品在2004年初的时候已经在拉斯维加斯的消费电子展上展出,但之后的进展比较缓慢,当时存在的问题今天依然存在,例如功耗很大、需要两根天线分别收发、在天线与接收器中间有阻挡时会出现花屏等。而另一方的MBOA正迎头赶上,来自 Staccato公司芯片级的物理层芯片在2004年的第一季度完成,2004年八九月份的时候,配合TI公司可编程门阵列(FPGA)的媒体存取控制器(MAC)已经可以工作。FPGA还不是芯片级的产品,是在芯片生产之前用来验证和测试逻辑功能的,这是一个双芯片的方案,相比较于DS-UWB的四芯片方案在成本、体积和功耗上占有较大的优势。

  1.2 现状

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