超宽带与蓝牙、wifi技术的比较
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超宽带的比较
超宽带技术与其它短距离无线通信技术(蓝牙、Wi-Fi)的比较
摘要:本文主要对超宽带技术与蓝牙技术、Wi-Fi 技术进行比较,在简要介绍这三种技术的同时,重点分析这三种技术各自的优势及特点。关键词:超宽带蓝牙 Wi-Fi 无线通信随着个人通信消费电子产业的迅猛发展,短距离无线通信领域的各种新技术、新方法层出不穷,朝着更快、更方便、更安全有效等方面进行发展。新的技术在 Intel 接入、信息家电、移动办公、工业化等各个领域得到了广泛的运用。其中,超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是在20 世纪 90 年代以后发展起来的一种具有巨大发展潜力的新型无线通信技术,被列为未来通信的十大技术之一。本文对超宽带技术与蓝牙技术、Wi-Fi 技术进行比较,分析这三种技术各自的优势及特点。
1 超宽带无线通信
1.1 超宽带技术简介
UWB(Ultra Wideband,超宽带)技术是目前正被广泛研究的一种新兴无线通信技术,现在已经成为高速无线个人网(WPAN)的首选技术。 UWB 是指信号带宽大于 500MHz 或者是信号带宽与中心频率之比大于 25% 的通信技术。与常见的通信方式使用连续的载波不同, UWB 中使用的无线信号中心频率为 4.1GHz,带宽为 1.4GHz,频谱范围很宽,但是发射功率非常低。通信速度在 250Kbit~10Mbit/秒之间。 250Kbit/秒的传输速度下可确保 30m 在的通信距离。在短距离(13m 以下)有很大优势,最高传输速度可达 1Gb/S。而传统的窄带技术在长距离、低速传输具有优势。超宽带(UWB)技术最初是面向雷达应用来开发的,一般认为它属于一种无载波通信技术。2002 年 2 月,美国联邦通信委员会(F CC)正式将其解禁。目前超宽带(UWB)技术正被整合进家庭影院和便携式产品,主要用于视频和音频信号的无线发送。宽带(UWB)自问世后一直被看作是蓝牙技术的替代品,与其他无线技术如 WLAN 、蓝牙等相比,超宽带(UWB)具有低功耗、高带宽、低复杂度、低成本的优点,完全可以满足短距离家庭娱乐应用需求。
1.2 超宽带性能特点
超宽带无线通信是一种与传统技术有很大不同的无线通信技术。它能够实现无线局域网 LAN 和个人区域网 PAN 中无线接口的互联和接入。UWB 具有以下特点: 1)抗干扰性能强 UWB 信号,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此,与 IEEE 802.11a、IEEE 802.11 b 和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB 具有更强的抗干扰性。 2)传输速率高 UWB 以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输,并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源,而是共享其他无线技术使用的频带。其数据速率可以达到几十兆比特每秒到几百兆比特每秒,有望高于蓝牙 100 倍,也可以高于IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11b。 3)带宽极宽 UWB 使用的带宽在 1GHz 以上,
高达几吉赫兹,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。这在频率资源日益紧张的今天开辟了一种新的时域无线电资源。 4)频谱利用率高,系统容量大因为不需要产生正弦载波信号,可以直接发射冲激序列,因而 UWB 系统具有很宽的频谱和很低的平均功率,有利于与其他系统共存,从而提高频谱利用率,带来了极大的系统容量。 5)功率低 UWB 系统使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在 0.20ns~ 1.5ns 之间,有很低的占空因数,系统耗电可以做到很低,在高速通信时系统的耗电量仅为几百μ W~几十 mW。同时由于 UWB 系统信号的扩频处理增益比较大,即使采用低增益的全向天线发射,也可使用小于 1mW 的发射功率实现几千米的通信。 6)安全性好 UWB 安全性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低。有用信息完全淹没在噪声中,被截获概率很小,被检测的概率也很低,用传统的接收机无法接收。
2 蓝牙
2.1 蓝牙简介
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口,将通信技术与计算机技术进一步结合起来,使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下,能在
近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的 2.4GHz ISM 频段,提供 1Mbps 的传输速率和 10m 的传输距离。蓝牙技术诞生于 1994 年,Ericsson 当时决定开发一种低功耗、低成本的无线接口,以建立手机及其附件间的通信。该技术还陆续获得 PC 行业业界巨头的支持。1998 年,蓝牙技术协议由 Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba 等 5 家公司达成一致。随近年来个人通信的发展,蓝牙技术得到广泛的推广应用,其技术成熟并开放式的系统开发模式,目前最新版的 EDR Z-OT 速率达到 3Mbps。广泛应用于手机、耳机、笔记本电脑、PDA 等个人电子消费品中。蓝牙设备组网灵活,提供点对点和点对多点的无线连接基于 TDMA 原理组网,蓝牙技术安全除采用跳频扩展技术和低发射功率等常规安全技术外还采用三级安全模式进行管理控制。蓝牙技术遭遇的最大的障碍是过于昂贵。突出表现在芯片大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、传输距离太短、信息安全问题等等。这就使得许多用户不愿意花大价钱来购买这种无线设备。因此,业内专家认为,蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格和基于蓝牙的应用是否能达到一定的规模。目前,蓝牙技术联盟(Blue tooth Special Interest Group, SIG)正式宣布推出蓝牙 3.0 高速(HS)(Bluetooth Core Specification Version 3.0 + High Speed )版本。在维持蓝牙技术一贯的质量下,广受欢迎的蓝牙无线短距技术,再度提升了其性能,满足了消费者对更高速传输的期待。
2.2 蓝牙技术优势