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關鍵詞:擴頻通信原理特點發展應用
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用。擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
論文摘要:擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式,它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能,頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
關鍵詞: 實現方案;超寬帶通信系統;應用場景;功率密度約束
0 引言
在當前,超寬帶通信技術已成為各科研機構以及公司的研發重點,新的技術以及實現方案不斷出現,成千上萬的超寬帶通信芯片以及演示系統不斷問世。在IEEE802.16.2a、ECMA369
/368、IEEE802.15.5a等標準也已出臺。它們有一個共同的缺點就是對功率譜密度的嚴格約束并不能確保超寬帶通信在電磁兼容方面具有良好的性能,同時超寬帶通信的速率與距離主要受三大因素約束:1)信號信道的容量大小;2)通信信息處理過程中的能量耗散;3)頻率衰減等。同時,高速通信實現難度大以及通信過程中,功率耗散嚴重等因素同樣制約著超寬帶技術的發展與應用。從而使得超寬帶通信技術在許多應用場景的優勢并沒有得到充分的體現。
本文就超寬帶通信系統的實現模型,探討其6種滿足功率譜密度約束與6種不滿足功率譜密度約束的應用場景,為后面改技術的應用以及優化提供借鑒。
1 方案實現原理
現在,可以通過多種路徑實現超寬帶通信。本節建立了超寬帶通信實現方案的構架,從而可以對實現方案進行有效的分類以及效率評估。其實現方案的構架如圖1。實現方案由各個功能相對獨立的功能模塊構成。以應用場景實際現場的需要,對各子功能塊進行分類重組。同時,可合理調整模塊順序以及選擇性地對模塊進行配置,從而構成具有不同功能的應用場景實現方案[1]。
由圖1可知,四大模塊:1)基帶調制;2)抗多路徑處理;3)擴頻;4)載波變頻共同決定著超寬帶通信系統的豬妖特征。而對于基帶調制模塊主要包括:PPM、BOK、PSK、PAM、OOK、QAM、FSK等7種工作形式;抗多路徑的功能塊的實現形式有4種:1)時域均衡(TDE);2)RAKE;3)OFDM;4)頻域均衡(FDE)。擴頻功能塊的實現形式主要包括4種:1)直接序列擴頻(DSSS);2)跳頻擴頻(FHSS);3)跳時擴頻(THSS);4)線性調頻擴頻(CSS)。載波功能塊的實現形式主要有3種:1)無載波(CF);2)多載波(MC);3)單載波(SC)。
2 應用場景
由于超寬帶通信系統具有有限的發射功率,因而其難易實現遠距離通信,同時其通信速率也被嚴重約束[2]。在超寬帶通信系統的發射功率恒定時,雖然其通信鏈路預算是決定超寬帶通信距離與速率的主要因素,但針對具體的應用場景,其特征又不盡相同。因系統的抗多徑處理性能,擴頻增益以及硬件芯片電路等可使系統的通信速率與距離在局部范圍實現通信性能、實現難度以及功率損耗的最優配置,從而實現在實際的應用場景中具有一定的優勢。采取該策略,在滿足功率譜密度的小于-42.3dBm/MHz的約束的同時,6種應用場景如表1所示。對于功率譜密度處于8.8dBm/MHz的發射信號,不滿足功率譜密度約束的應用場景,本文提出了6種實現方案如表2所示。值得注意的是,表中的通信距離與速率僅是點對點的全天線情況,對于多天線與定天線情形不予考慮。
表中標注:“R”為射頻(Radio Frequency)電路;“P”為物理層(PHF)基帶處理;“RP”為“R”+”P”的組合;“A”為通信芯片的有效面積,mm2。
3 結論
目前,超寬帶通信技術已日趨成熟,但對于其應用場景的綜合性能方面的分析還比較欠缺。本文以現有的研究為基礎,對其實現方案的模型進行了詳細的分析,同時以是否滿足功率譜密度約束為條件,采用超寬帶通信、速率以及功率損耗等作為主要的分析指標,提出了6種滿足約束條件的該系統的實現方案的應用場景,對超寬帶通信技術的應用提供了有力的參考依據。
參考文獻:
目前,隨著對無線通信技術的不斷研究,各式各樣的無線通信業務和方式層出不盡,其中超短波通信技術的發展情況較為突出,超短波的頻率在30MHz-300MHz范圍之內,它以頻帶寬、不受電離層干擾影響、安全性高、天線小以及抗干擾性強的優勢而被廣泛使用,同時促進了通信技術的發展。
一、 超短波通信技術發展的現狀
超短波電臺在開始發展的時候體積較大,主要應用于機載、車載、艦載或固定通信臺站。在現代,超短波電臺一般使用的是電子管,只有VHF頻段,通過電容或電感調諧放大,激勵器通過轉接多個倍頻和濾波,促進多波道的實現。在器件和技術的限制下,超短波電臺在使用過程中存在的問題比較多,例如可靠性差、維護檢修困難等問題。
隨著電子元器件技術的發展,超短波電臺具有以下幾點更加顯著的優勢:一是采用頻率合成器和電子存儲等先進設備,從而提高了穩定性;二是采用合成射頻功率,發射功率可以提高;三是采用自動增益、自動電壓等控制電路可以使整機的可靠性得以提高。目前隨著大量通信新技術的發展,超短波的應用也越來越廣泛,并在應用中不斷完善,逐步實現了全頻段和模塊化結構以及大規模集成,并可以進行傳輸保密性信息。現在已經研制出新一代的電臺,具有體積更小、集成化更高以及重量輕的優勢,并且使頻段得到了擴展,促進了通信技術的進一步發展。
二、 超短波通信新技術的概述
無線通信技術已經在我國的各個領域得到了越來越廣泛的應用,其電磁信號的密度大量增加,導致電磁環境變得復雜,這需要超短波具有更強的抗干擾性功能。以下介紹了幾種超短波通信新技術:
1、 擴頻通信技術
擴頻通信技術就是將頻譜通信進行擴展,它是通過擴展函數將傳輸信息的頻譜擴展為寬頻信號,接收端接收到信號之后把頻譜進行還原,以此來獲得信息的一種通信方式。這種通信方式可以把相關信息隱藏在噪聲電平中,這樣很難使敵方發現信號,實現了抗干擾性的目的。在擴頻通信中需要對擴頻方式進行合理的選擇,一般采用的是混合擴頻方式與混沌直接序列擴頻方式。混合擴頻方式的優點是可以不受寬帶、單頻和中繼轉發干擾;混沌直接序列擴頻方式的優點是,可以有效控制系統的誤差,在保持其誤差不變的前提下,可以抵抗對二進制混沌直接序列擴頻信號進行檢測的解擴方式,確保信息傳輸的安全性。
2、 跳頻通信技術
為了使通信的抗干擾性功能進一步提高,研發了跳頻通信技術,并被廣泛使用。跳頻通信技術就是通信雙方的載波頻率與偽隨機碼同步變化[1]。使用這種技術可以發揮抗干擾的作用,同時還可以使信息被截獲的概率有效降低。如果采用的是穩定性較強的視距傳播方式的超短波技術,可以實現寬頻段或全頻段跳頻。另外,為了在通信中獲得有效的對抗效果,可以選擇折中方式,可以有效獲取最好的系統性能。例如為了使反應速度更快,可以增大發射功率,為了加強跳頻對抗性能,可以增加信號寬帶。跳頻通信技術還有跳速高頻段集全等優勢,它是抗干擾性通信中主要采用的技術。
3、 通信反對抗技術
隨著微電子技術的不斷發展,微處理器在通信系統中的應用也越來越廣泛。由于目前的病毒程序逐漸猖獗,給通信系統帶來了很大干擾,并可以通過無保護通信進入指揮控制中心,所以一些發達國家正在研制潛伏式進攻裝備。為了阻止病毒入侵,超短波電臺采取了輔助天線對抗的對策,即零位天線調整器,它可以對傳輸信號與干擾信號進行自動識別,從而使其抗干擾性能得到了有效提高。
4、 自適應通信技術
通信的最基本的要求就是在短時間內建立聯絡,自適應通信技術的實施可使超短波具備自適應的能力,可以不受環境影響而進行有效地通信。自適應通信技術主要有兩個環節,就是檢測預置信道(自動信道檢測)與對最佳的工作效率進行自動選擇(自動頻率選擇)。不受外界因素的干擾,并可以增強抗干擾能力,同時還可以對中斷的線路進行自動接通和恢復。自適應通信技術可根據信道質量的好壞來對傳輸速率進行合理選擇,同時還可以使誤碼率得到有效降低。自動調整輸出功率,以此來提升通信的效率[2]。
三、 超短波通信新技術的發展趨勢
隨著人們對通信需求的提高,超短波通信技術也跟著進一步發展起來[3]。使其通信設備在原有基礎上不斷智能化、模塊化、微型化和綜合化的方向發展。
1、 智能化
超短波電臺采用微控制器作為主控單元,使結構簡單化,也提高了可靠性。在其功能中增加了智能化,使超短波電臺實現地址、工作方式和頻率以及密鑰等通信參數的預制和靜噪自動調整、故障自動檢測和定位、工作方式自動調換和天線參數自動匹配以及自適應通信等。
2、 模塊化
超短波電臺的型號及種類有很多,這給電磁頻譜管理等方面帶來了一定的不便,所以需要超短波技術在發展中做好合理的規劃。其中功率合成技術是目前較為成熟的技術,按照功率等級將各種功率設計成積木式模塊,在通信時可按需求形成各種功率的電臺,促進在不同距離中無線通信聯絡任務的順利完成。
3、 微型化
近年來較為成熟的新技術主要包括表面安裝技術和微帶技術以及片狀元件。其中微帶技術中的微帶線具有頻帶寬、器件匹配合理、體積小和成本低等優勢;片狀元件的體積比較小,重量比較輕;表面安裝技術可對片狀元件進行快速安裝的一種技術,它可以通過一條自動化流水線而完成任務。根據這些超短波通信新技術的優勢,可以使電臺的頻率提高、安裝速度加快、降低成本、功能消耗減小、便于輔助設計及制造等。
4、 綜合化
在通信中通過各種業務多樣化的需求,也對超短波功能有了綜合化的需求。隨著超短波綜合化的迫切需求,指出了一部超短波電臺需要具備通話和電報以及圖像的功能。各種通信業務,同時可以采用調頻、數據、調幅、單邊帶以及保密話等多樣化的工作形式。
結束語
隨著超短波通信業務量的不斷增加,也推動了超短波新技術的發展,而且其應用也越來越廣泛,在無線電通信領域中的地位也跟著逐步提高。超短波通信新技術在發展中不斷完善,使其新技術開始逐步走向成熟,在未來的超短波通信技術的應用中,必將在各個通信領域中發揮其越來越大的作用。
作者:周陽 來源:中國科技博覽 2015年33期
論文摘要:通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析,證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離
2 藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3 超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式,它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下:
(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少: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,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。
(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,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。
(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
參考文獻