超宽带_无线连接家庭网络

超宽带_无线连接家庭网络 超宽带—无线连接家庭网络 英特尔通信技术实验室技术市场经理 Rafael Kolic 家也有望在未来几年内分配这种频谱。超宽带(UWB)是专门面向短距离谱内调制信息。时域内的脉冲宽度决个人区域网络(PAN)的无线技术，也是 定占用的频域内带宽。 为电脑外设、家电和其它移动设备实 多频带 OFDM 联盟(MBOA) 现下一代无线互连而精心打造的领先 研究人员目前正在寻求接近UWB UWB 面临的问技术。凭借高可用带宽，UWB 将支持 的多频带正交频分复用技术(OFDM)， UWB面临着全球管理机构批准方 多种设备间的无线连接，以及视频、音 以获得诸多优势。这也就是说，多频带 面的诸多挑战。美国是目前唯一允许 频和其它数据流的传送。例如，UWB可 OFDM 可以实现与窄带系统( 如 UWB 商业应用的国家。在全球不同国 将电脑或家电设备(如摄像机、DVD播 802.11a)的完美共存，适应不同的管制 家和地区，UWB 频谱的分配存在很大 放机或个人录像机)的视频内容传输到 环境，支持未来扩展和后向兼容。随着 差异。例如，日本政府鼓励无线系统开 平面HDTV显示屏上，无需使用任何线 多频带 OFDM 联盟(MBOA)的成立，最 发商避免在分配给射电天文台的UWB 缆。 初的多频带方法中增加了针对每个子 频谱范围内使用多个窄带。其它国家 带的 OFDM 调制，目的在于为 UWB 开 也规定了类似的UWB无线使用规则。 发最佳技术解决。 UWB的优势在于可以动态关闭子 带和 个别音频，以符合指定频谱上的 当地MBOA 于 2003 年 6 月由家电、个 UWB 的工作原理操作，从而满足地区管理政 策。人电脑、家庭娱乐、半导体和数字成像 UWB发射机在广泛频谱范围内通 凭借UWB灵活的频谱调制能力，一 旦 领域的最有影响力的厂商共同成立， 过几千兆赫兹带宽发送数十亿脉冲工 UWB 产品投入市场，无线技术将有 望其宗旨是为新兴的 UWB(IEEE 作。随后，相应的接收机会根据发射机 得到许多国家的法律认可。亚太区 许802.15.3a)PHY规范开发最佳技术解决 发送的类似脉冲频率将这些脉冲转换 多国家已计划从 2004 年下半年或 方案，以支持广泛的应用。迄今为止， 成数据。具体来说，UWB 是指频谱占 多频带 OFDM 联盟已有 50 多个成员， 有 20% 以上的中心频率或至少 500 2005年开始分配UWB频谱，日本和韩 支持单一的 UWB 技术方案。 国将率先追随FCC先行的步伐。欧洲国 MHz 带宽的无线技术。 UWB传送技术 使用脉冲在广泛频 图 1 多频带 OFDM频带计划 下半月 www.eepw.com.c n84 2004.4/ 电子产品世界 元器件市场ets kC o m p o n e n t M a r IC市场 OFDM 的优势制，其中有些应用目前仅支持有线连 包括:频谱效率高、 接。通用UWB 平台上运行的一些更重 抗射频干扰能力强、 要的应用包括通用串行总线(USB)、 多路径失真率低。 IEEE 1394、下一代蓝牙和通用即插即 通过使用 OFDM 调 用(UpnP)- 参见图2。 制技术和多频带技 这一概念带来了许多潜在的应用， 术，更容易使用单 并创造了第一个高速无线互连。本文 一射频链收集多路 不是要全面介绍所有可能的使用模型， 径能量，使接收机 而旨在深入剖析该技术的核心能力。 可以抵御窄带干扰， 对于无线电脑外设连接，UWB技 而不会损失子带资 术提供了当今其它互连选件无法比拟 图2 通用UWB无线平台视图 的综合性能和易用性。目前，有线USB 在电脑平台线缆互连市场占有很大份 多频带 OFDM 方法源或降低数据速率。这些优势将有助额。但用户对线缆的方便性和易用性 在多频带 OFDM 方法中，可用 于关闭个别音频，并采用前向纠错编 提出了更高的要求。通过摆脱外设与 的 7.5 GHz 频谱被分成了多个 528 码更方便地恢复受损音频。 电脑间的线缆束缚，同时提供用户期 MHz 频带。这就允许在特定频率范 尽管这样会增加无线设计的复杂 望的有线 USB连接性能，使得 UWB在 围内有选择性地实施频带，同时将 性，但需要重点指出的是，OFDM(FFT/ 电脑外设互连市场的重要性日益凸显。 频谱其它部分置于空闲状态。射频 IFFT)中的关键信号处理阻塞表明需要 UWB 的一个典型应用就是将移动设 在频谱特定范围运行的动态能力非 50k门，这仅占芯片总面积的一小部分。 备(如便携式媒体播放器(PMP))与内 常重要，可以很好地适应全球各国 此外，该功能可集成到深亚微米CMOS 容资源(如个人电脑、笔记本电脑或外 政府的管制要求。 工艺中，以扩展摩尔定律，从而实现大 部硬盘(HDD))进行无线连接。一旦通 部分接收路径功能。 MBOA 方案的频带计划将频带分 过鉴权和授权，该设备和个人电脑便 为 A-D 四组，如图1 所示。 其中 B 组 PHY解决方案的总硅模面积，对 可将视频文件批量传输到PMP以备日 (4.9GHz - 6.0 GHz)和D组(8.1GHz - 于模式1(3频带)设备预计为4.9平方 后欣赏。 毫米，对于模拟/射频部分1和数字部 10.6GHz)留待以后使用。 多组频带与电脑连接密切相关的是家庭音 分分别为3.0平方毫米和1.9平方毫 可以实现多频带 OFDM 像设备的无线多媒体连接。在此类设 米。这些预计在 2004年采用 90 纳米 设备的多种运行模式。根据当前的多 备中无线连接的易用性和数据传输性 CMOS 技术节点，而 PHY 的数字部分 频带 OFDM方案，频带1 至频带 3 用于 能是关键因素。例如，无线连接性是壁 预计需要 295K 门。实质上，多频带 模式1设备(必选模式);频带6至频带 挂式等离子显示器的理想选择，因为 OFDM UWB 无线技术本身的制造将 9用于模式2(可选模式)。 每个频带用户从美观方面考虑，不希望看到与 会日益简单，并将充分利用摩尔定律 上传输的信息均采用 STB间的连接线缆。另一使用模式是能 带来的优势。 OFDM 进行调制。OFDM 在按精确频 够加载 DVD，将视频内容无线传输到 率划分范围的大量载波上分配数据。 数字电视(DTV)。这种使用模式特点是 这些空间可为该技术提供“正交”能 能够同时将数据流内容传输到多种设 力，可避免解调器看到自身以外的其 备。这将支持画中画功能，或在多台可 它频率。 视设备上浏览相同或不同内容。 UWB 应用 UWB无线的概念已渗透到多种不 同应用和行业，并成为公认的“通用 UWB 无线平台”。UWB 无线与融合层 一起，已成为不同应用的基本传输机 OFDM 的多种优势 下半月 www.eepw.com.c n 85 2004.4/电子产品世界 元器件市场Com p o n e n t M a r k e t s IC市场 融合设备要求便携式家电影音设备，如DV摄像机、再如，在大型显示屏上欣赏用户数码 家电类别中也需要关键融合设备， 数码相机、便携式MP3音频播放器和新 相机(DSC)中的照片。 用于电脑使用环境和娱乐中心集群中。 兴的个人视频播放器，都将成为早期 便携式家电影音设备，如DV摄像机、 UWB 主流市场的后备力量。原因在于 结语数码相机、便携式MP3 音频播放器和 市场对这些设备的独特需求，以及 UWB 是面向电脑外设、家电和 新兴的个人视频播放器，都将成为早 UWB 能够出色满足这些需求。 其它移动设备的一种前景非常光明的 期 UWB 主流市场的后备力量。原因在 这些要求包括多媒体内容的高速 无线互连技术。研究人员和工程师们 于市场对这些设备的独特需求，以及 数据传输，到其它设备的短程传输，有 正致力于在不久的将来部署 UWB 技 限电池容量带来的低功耗，市场价格 UWB 能够出色满足这些需求。 术。随着通用 UWB 开发平台实现标 压力造成的低复杂性和低成本要求， 准化，电脑、移动设备和家电市场的 以及有线连接替代选择等。预想的使 制造商将能够选择 UWB 作为物理 用模式是将数字摄像机中的视频内容 层，充分利用该技术带来的低能耗和 融合设备要求传输到等显示器设备(如DTV)上播放。 家电类别中也需要关键融合设备， 高带宽优势。? 用于电脑使用环境和娱乐中心集群中。 上接83 新一代通信可能带动片上存储器，情况可以大幅度改观。这的液压系统，使汽车的整体重量降低，新一轮基站建设，对于高端DSP芯片的 种器件具有传统的DSP功能，但同时具 同时减少燃油的消耗。由于对液压系统 需求量将大幅度提高。但由于宽带 有协处理器和一些硬连线加速器(hard- 的维护成本要远远高于电动马达的维 护，考虑到汽车装配工艺的简化，因此 CDMA(WCDMA)标准允许单用户实现 wiredaccelerator)，这样的器件架构可以 无论对于汽车制造商还是普通消费者， 满足下一代高速通信的性能要求。 2Mbps 的速率，而高速数据包传输 都可以预见成本会有大幅度的降低。 更多的功能和更高的性能不仅体现 (Highspeeddatapacketaccess,HSDPA)标 准则可达到10、15、20Mbps，在如此 在高端的DSP芯片，一些中低端的产品 在过去几年中，DSP产品性能提高 高的数据速率下，对于DSP芯片的性能 也在采用这些技术。Motorola半导体部 的一个突出表现是计算和控制能力有 (已经更名为FreescaleSemiconductor)已 了大幅度提高，使其可以完成更多、更 要求自然更高。 经把DSP和微控制器结合在一起，这种 复杂的信号处理和控制功能。在性能 产品基本是DSP的架构，但具有微控制 提高的同时，DSP芯片的价格却不断下 器的功能，可应用在马达控制等领域。 降，从而使从电动牙刷到复杂的工业 下一代 DSP 的发展取向控制等范围更广的电子产品可以采用 目前的汽车基本采用液压传动， 为满足下一代高速通信的要求， DSP芯片。据信，目前Motorola公司半 但有预测今后几年电传动将成为主流， DSP芯片需要有更多的功能和更高的 导体部的56F8300系列DSP产品的售价 而DSP将在这种转变中发挥巨大的作 性能，一般使用的手段是数学协处理 已经是2.5~5美元，可以接受的应用领 用，Motorola半导体部的56F8300系列 器(math coprocessor)和板上SRAM存储 DSP产品即是面对这些应用领域。 域应该非常广泛。? 器(on-board memory)技术。Agere公司 Motorola公司半导体部表示，在电 采用的DSP策略是片上系统(system-on- 传动汽车中，需要计算车轮如何转动， a-chip)，该公司认为，下一代通信技术 转动多快等复杂的数学问题，微控制器 的挑战需要SoC技术。传统条件下，如 可以进行传感器和马达控制之间的通 果芯片用来执行一个程序或数据接入， 信。这样汽车制造商可以逐渐摆脱庞大 会产生一个数据传输的瓶颈，如果具 有多个DSP内核，并在这些内核附近有 下半月 www.eepw.com.c n86 2004.4/ 电子产品世界