【正文】 無線傳輸 數(shù)據(jù)量需求的日益增長以及無線電頻段的日益擁擠，促使我們不斷開發(fā)高速度低成本的無線通信技術(shù)，無疑 UWB 技術(shù)將在此方面一顯身手。 UWB 的發(fā)展前景 UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下，已經(jīng)證實能夠在戶內(nèi)提供超過 480Mbps 的可靠數(shù)據(jù)傳輸。 UWB 技術(shù)一個介于雷達和通信之間的重要應(yīng)用是精確地理定位，例如使用 UWB 技術(shù)的能夠提供三維地理定位信息的設(shè)備。目前 ,PWDMA 僅限于理論研究，尚未進入實用階段。接收端利用與目標用戶相同的跳時序列跟蹤接收。 (3)波形調(diào)制 波形調(diào)制 (PWSK)是結(jié)合 Hermite 脈沖等多正交波形提出的調(diào)制方 22 式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號狀態(tài)數(shù)可以分為二進制 PPM(2PPM)和多進制PPM(MPPM)。 若結(jié)合跳頻 (FH)技術(shù)，則可以方便地構(gòu)成跳頻多址 (FHMA)系統(tǒng)。對于 UWB 通信系統(tǒng)，成形信號 g(t)的帶寬必須大于 500MHz，且信號能量應(yīng)集中于 ～ 頻段。同時，極低的輻射譜密度使 UWB 信號具有很強的隱蔽性，很難被截獲，這對提高通信保密性非常有利。 16 1 1 0 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 50 . 9 61 . 6 11 . 9 93 . 1 1 0 . 6G P S頻 率 （ G H z ）F C C 戶 內(nèi)P a r t 1 5UWB EIRP輻射值(dBm) 圖 FCC 對室內(nèi) UWB 系統(tǒng)的輻射限制 自 20xx 年至今，新技術(shù)和系統(tǒng)方案不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了基于載波的多帶脈沖無線電超寬帶 (IRUWB)系統(tǒng)、基于直擴 碼分多址 (DSCDMA)的UWB 系統(tǒng)、基于多帶正交頻分復用 (OFDM)的 UWB 系統(tǒng)等?？梢詰?yīng)用到以下領(lǐng)域：樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)視及控制、計算機外設(shè)、互動玩具、醫(yī)療設(shè)備、消費性電子產(chǎn)品、家庭自動化以及其他一些傳感網(wǎng)絡(luò)。 （ 2）可靠性 信號在無線環(huán)境中傳輸，必然存在大尺度衰落、陰影衰落、多徑和干擾等問題。 家庭射頻（ HomeRF）標準是由 HomeRF 工作組開發(fā)的，旨在家庭范圍內(nèi)，使計算機與其他電子設(shè)備之間實現(xiàn)無線通信的開放性工業(yè)標準。每種技術(shù)皆有其特點，目前，擴頻調(diào)制技術(shù)正成為主流，而 OFDM 技術(shù)由于其優(yōu)越的傳輸性能成為人們關(guān)注的新焦點。 簡介 9 表 特性說明 特性 說明 物理層 頻段 速率 安全 吞吐量 范圍 優(yōu)點 缺點 直序擴頻 (DSSS) 調(diào)頻擴頻 (FHSS) 紅外 (IR) (ISM 頻段， 和 )， 5Ghz() 11Mbps， 2Mbps， () 55M( 和 ) 基于 RC4 的流加密算法，有限的密鑰管理 11M() 54M(， ) 室內(nèi) 100 米，室外 300 米左右 無需布線，使用靈活方便，產(chǎn)品已經(jīng)很多且成熟，價格已經(jīng)下降 安全方便比較差，吞吐量會隨著用戶的增多和距離的加大而下降 是美國電 氣 電子工程師協(xié)會 IEEE（ Institute for Electrical and Electronic Engineers） 為解決無線網(wǎng)路設(shè)備互連，于 1997 年 6 月制定發(fā)布的無線局域網(wǎng)標準。 （ 3） 分組傳輸方式 藍牙系統(tǒng)基于分組傳輸信息流被分成多個小組，每一個小組由地址、分組頭、有效數(shù)據(jù)組成，具有同一結(jié)構(gòu)地址碼為隨機編碼，具有隨機特性，只有地址碼相同的設(shè)備才可通信。“藍芽”技術(shù)可以使便攜式電腦在任何地方都能通過移動電話手機進入因特網(wǎng)，隨時隨地到因特網(wǎng)上去“沖浪”。在無線通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，如何建立用戶之間的無線信道的連接，是多址接入方式的問題。 在無線通信系統(tǒng)中，很多都采用兩個接收天線，以達到空間分集的效果；采用編碼加交織方式實現(xiàn)時間隱分集的作用。在無線通信中， 各種無線技術(shù)互補發(fā)展，各盡所長，向接入多元化、網(wǎng)絡(luò)一體化、應(yīng)用綜合化的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并逐步實現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的有機融合。 正是由于無線頻率資源的日漸珍貴，為短距離寬帶無線通信技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的市場前景。 畢業(yè)設(shè)計 短距離無線通信數(shù)據(jù)傳輸方法的研究 II 摘 要 隨著網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對無線通信的需求越來越大， 各種短距離無線通信技術(shù)將在自動化控制和家庭信息化領(lǐng)域扮演越來越重要的角色。因而短距離寬帶無線通信技術(shù)受到了世界各國工業(yè)界和研 究機構(gòu)的廣泛關(guān)注 ,也 是今后較長時間內(nèi)通信界研究的熱點 。 下面簡要介紹無線通信的幾種傳輸技術(shù)。在無線數(shù)據(jù)傳輸中，采用多種自動重傳技術(shù)實現(xiàn)時間分集；采用跳頻、擴頻或直接序列擴頻技術(shù)實現(xiàn)頻率隱分集作用。解決多址接入問題的方法叫多址接入技術(shù)。 （ 3）交互性會議。分組報頭用 8 比特的差錯校驗碼 (HFC)。 的特性說明見表。 小結(jié) IEEE制訂的第一個無線局域網(wǎng)標準，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)訪問，速率最高只能達到 2Mbit/s。HomeRF 是 與 DECT 的結(jié)合，使用這種技術(shù)能降低語音數(shù)據(jù)成本。 ZigBee、藍牙和 WLAN()都是工作于 頻段，相互間的干擾 是不可避免的，因此保證可靠性尤為重要。 超寬帶技術(shù) (UWB) UWB 簡介 超寬帶 (UWB)有著悠久的發(fā)展歷史，但在 1989 年之前，超寬帶這一術(shù)語并不常用，在信號的帶寬和頻譜結(jié)構(gòu)方面也沒有明確的規(guī)定。 可以預(yù)見，在未來的幾年中， UWB 將成為無線個域網(wǎng)、無線家庭網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導地位的物理層技術(shù)之一。 (4)多徑分辨能力強，定位精度高 由于 UWB 信號采用持續(xù)時間極短的窄脈沖，其時間、空間分辨能力都很強。早期的 UWB 系統(tǒng)采用納秒 /亞納秒級無載波高斯單周脈沖，信號頻譜集中于 2GHz 以下。在許多 標準提案中采用了這種脈沖成形技術(shù)。在這種調(diào)制方式中，一個脈沖重復周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有 2 個或 M 個，脈沖位置與符號狀態(tài)一一對應(yīng)。在這種調(diào)制方式中 ，采用 M 個相互正交的等能量脈沖波形攜帶數(shù)據(jù)信息，每個脈沖波形與一個 M 進制數(shù)據(jù)符號對應(yīng)。 由于用戶跳時碼之間具有良好的正交性，多用戶脈沖之間不會發(fā)生沖突，從而避免了多用戶干擾。 傳輸方式比較 以上幾種傳輸方式的總體比較如表 所示： 24 圖 幾種傳輸技術(shù)的比較 Bluetooth HomeRF UWB ZigBee IrDA 發(fā)起時間 1998 年 1998 年 1998 年 1998 年 1960 年 20xx 年 1993 年 傳輸速率 11Mbps 54Mbps 1Mbps 1~2Mbps 500Mbps 250kbps 16Mbps 通信距離 100m 10~100m 10m 50m 10m 10~75m 20cm~ 使用頻段 ~GHz 帶寬 11Mbps 54Mbps 1Mbps 1~2Mbps可增至11mbps 500Mbps ~ 1~4Mbps 功耗 高 高 低 高 最低 低 較低 應(yīng)用支持 數(shù)據(jù)、圖像 語音、數(shù)據(jù)、圖像 音頻、數(shù)據(jù) 語音 、數(shù)據(jù) 語音、數(shù)據(jù) 報警器 數(shù)據(jù) 應(yīng)用范圍 無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng) 計算機家庭和辦公室設(shè)備互連 家庭語音和數(shù)據(jù)流 近距離多媒體 家庭控制和工業(yè)自動化 透明可見近距離范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸 終端類型 筆記本，臺式電腦，掌上電腦和因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 筆記本，臺式電腦，掌上電腦和因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 筆記本，移動電話，掌上電腦和移動設(shè)備 筆記本，無繩電話，無線音響，移動設(shè)備 無線電視， DVD,高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 傳感器，遙控器，監(jiān)控系統(tǒng) 筆記本，受機，打印機 25 通過對這幾種 短距離無線通信技術(shù) 技術(shù)的比較， UWB技術(shù)優(yōu)勢較明顯， UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢 。該系統(tǒng)由無線UWB 塔標和無線 UWB 移動漫游器組成。與當前流行的短距離無線通信技術(shù)相比， UWB 具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢，最大可以提供高達 1000Mbps以上的傳輸速率。家庭無線網(wǎng)絡(luò)將是 UWB 的主流市場，以 UWB 為物理基礎(chǔ)的傳感器網(wǎng)絡(luò) (sensor work)將成為未來泛網(wǎng) (Ubiquitous work)的重要組成部分。 通過對這 幾種常見的短距離無線通信數(shù)據(jù)傳輸方法的研究可知，超寬帶無線通信技術(shù) (UWB)在近距離無線傳輸方面優(yōu)于其它的無線通信技術(shù)。從前面對 UWB 的技術(shù)特點來看， UWB 技術(shù)無疑是一個很好的選擇。下面對兩個重要應(yīng)用展開論述。每個用戶分別使用一種或幾種特定的成形脈沖，調(diào)制方式可以是 BPSK、PPM 或 PWSK。在每個碼片時隙內(nèi)可以采用 PPM 調(diào)制或 BPSK 調(diào)制。與 2PPM 相比，在輻射功率相同的前提下 BPSK 可以獲得更高的傳輸可靠性，且輻射譜中沒有離散譜線。 UWB 調(diào)制技術(shù) (1)脈位調(diào)制 脈位調(diào)制 (PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。通過調(diào)整載波頻率 cf 可以使信號頻譜在 ～ 范圍內(nèi)靈活移動。通信系統(tǒng)的工作頻段、信號帶寬、輻射譜密度、帶外輻射、傳輸性能、實現(xiàn)復雜度等諸多因素都取決于 g(t)的設(shè)計。因此， UWB 系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)有著良好的共存性，這對提高日益緊張的無線頻譜資源的利用率是非常有利的。當前，人們所說的 UWB 是指 FCC 給出的新定義。 小結(jié) 由于 ZigBee 具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、成本低、低等待時間(Latency Time)和低數(shù)據(jù)速率的性質(zhì)，它非常適合有大量終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。從這一點來說， ZigBee 非常適合有大量終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，如傳感網(wǎng)絡(luò)、樓宇自動化等。 HomeRF 技術(shù) HomeRF 簡介 HomeRF 工作組是由美國家用射頻委員會領(lǐng)導、于 1997 年成立的，其主要工作任務(wù)是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。其關(guān)鍵技 術(shù)大致有三種： DSSS、 CCK 技術(shù)， PBCC，和 OFDM。我們 應(yīng)該即要 看到藍牙的特點、優(yōu)點，也要看到藍牙的問題和不成熟度 。 由于采用跳頻技術(shù)提高了設(shè)備抗干擾能力，便于疊區(qū)組網(wǎng)。 （ 2）因特網(wǎng)橋。一個信道只容納一個用戶進行通話，許多同時通話的用戶，可以共享無線媒體，用某種方式可區(qū)分不同的用戶，這就是多址方式。分集技術(shù)有多種，依信號的傳輸方式主要分為顯分集和隱分集；依分集的目的，還可分為宏分集和微分集。 3 第二章 無線傳輸技術(shù) 無線通信經(jīng)歷了從無到有，從簡單到復雜，從點對點通信到無線網(wǎng)絡(luò)通信，從低速數(shù)據(jù)報到高速多媒體通信等過程。隨之而來的便攜式終端以及無線通信相關(guān)的新技術(shù)層出不窮，其中短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展更是百花齊放、令人目不暇接。對這些短距離無線通信數(shù)據(jù)傳輸方法的發(fā)展必將更好地服務(wù)于人們的工作和生活，使通信變得更為便捷。 近來人們常見的熱門話題中就包括無線局域網(wǎng)（ WLAN）、無線個域 2 網(wǎng) (WPAN)。 調(diào)制技術(shù) 調(diào)制技 術(shù)就是對信號源的編碼信息進行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程。 擴頻技術(shù) 所謂擴頻通信，是指發(fā)