「」超広帯域(UWB)技術は、1950年代後半に始まり、主にレーダーなどの通信機器の軍事技術として使用されていました。無線通信の急速な発展に伴い、高速無線通信への要求が高まり、スーパーバンド技術が再提案され注目を集めています。 UWBは、信号帯域幅が500MHzを超えるか、中心周波数に対する信号帯域幅の比率が25%を超えることを意味します。 「」 https://bsm20gp60.com/ 超広帯域(UWB)技術は、1950年代後半に始まり、主にレーダーなどの通信機器の軍事技術として使用されていました。無線通信の急速な発展に伴い、高速無線通信への要求が高まり、スーパーバンド技術が再提案され注目を集めています。 UWBは、信号帯域幅が500MHzを超えるか、中心周波数に対する信号帯域幅の比率が25%を超えることを意味します。連続的な搬送波を使用する一般的な通信方法とは異なり、UWBは情報を送信するために非常に短いパルス信号を使用し、各パルスは通常、数十ピコ秒から数ナノ秒しか持続しません。これらのパルスが占める帯域幅は最大で数GHzであるため、最大データ転送速度は数百Mbpsに達する可能性があります。高速通信と同時に、UWB機器の送信電力は非常に小さく、既存の機器の数パーセントにすぎません。これは、通常の非UWB受信機のノイズと同様であり、帯域幅を共有する無線機があります。そのため、UWBは高速・低電力のデータ通信方式であり、無線通信の分野で広く利用されることが期待されています。現在、Intel、Motorola、Sonyなどの有名な大企業がUWBワイヤレスデバイスを開発および推進しています。

「」超広帯域(UWB)技術は、1950年代後半に始まり、主にレーダーなどの通信機器の軍事技術として使用されていました。無線通信の急速な発展に伴い、高速無線通信への要求が高まり、スーパーバンド技術が再提案され注目を集めています。 UWBは、信号帯域幅が500MHzを超えるか、中心周波数に対する信号帯域幅の比率が25%を超えることを意味します。

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超広帯域(UWB)技術は、1950年代後半に始まり、主にレーダーなどの通信機器の軍事技術として使用されていました。無線通信の急速な発展に伴い、高速無線通信への要求が高まり、スーパーバンド技術が再提案され注目を集めています。 UWBは、信号帯域幅が500MHzを超えるか、中心周波数に対する信号帯域幅の比率が25%を超えることを意味します。連続的な搬送波を使用する一般的な通信方法とは異なり、UWBは情報を送信するために非常に短いパルス信号を使用し、各パルスは通常、数十ピコ秒から数ナノ秒しか持続しません。これらのパルスが占める帯域幅は最大で数GHzであるため、最大データ転送速度は数百Mbpsに達する可能性があります。高速通信と同時に、UWB機器の送信電力は非常に小さく、既存の機器の数パーセントにすぎません。これは、通常の非UWB受信機のノイズと同様であり、帯域幅を共有する無線機があります。そのため、UWBは高速・低電力のデータ通信方式であり、無線通信の分野で広く利用されることが期待されています。現在、Intel、Motorola、Sonyなどの有名な大企業がUWBワイヤレスデバイスを開発および推進しています。

1UWBの主な機能とアプリケーション

UWB信号は非常に短い持続時間のパルス列であり、広い帯域幅を占有することを考えると、いくつかの非常にユニークな利点と用途があります。通信の分野では、UWBは高速無線通信を提供できます。レーダーに関しては、UWBレーダーは高解像度(nsレベル)です。現在のステルス技術はステルスコーティングと特殊なステルス構造を採用していますが、これらは狭い周波数帯でしか効果がなく、超広い周波数帯ではターゲットが明らかになります。 UWBレーダーは強力な透過能力も備えており、UWB信号は葉、土地、コンクリート、水などの媒体を透過できるため、UWBレーダーを使用して軍の地雷を検出したり、民間の地下の金属パイプを検出したり、高速道路の基礎を検出したりできます。使用する。測位に関しては、UWBは高い測位精度を提供できます。 UWBは、非常に弱い同期パルスを使用して、隠れたオブジェクトや壁の後ろを移動するオブジェクトを識別します。ポジショニングエラーはわずか1〜2センチです。つまり、同じUWBデバイスで、通信、レーダー、測位の3つの機能を実現できます。

広い帯域幅と高い通信速度に加えて、UWBワイヤレス通信にはより多くの利点があります。まず、UWB通信の機密性が高いことです。 UWBシステムの送信電力スペクトル密度は非常に低く、有用な情報はノイズに完全に沈んでおり、傍受される可能性は非常に低く、検出される可能性も非常に低いため、軍事分野での応用が期待されます。通信。第二に、UWB通信はマルチパスフェージングに抵抗できるタイミングシーケンスを採用しています。マルチパスフェージングとは、反射波と直接波の重ね合わせによる受信点での信号振幅のランダムな変化を指します。UWBシステムのパルス送信時間は毎回非常に短いです。反射波が到着する前に、送信と直接波の受信が完了しました。したがって、UWBシステムの特性は、高速モバイル環境での使用に適しています。さらに重要なことに、UWB通信はキャリアフリーベースバンド通信としても知られています。UWB通信システムはほぼすべてデジタルの通信システムであり、無線周波数とマイクロ波デバイスをほとんど必要としないため、システムの複雑さを軽減し、コストを削減できます。低コスト、低電力、高速、シンプルかつ効果的なUWB通信は、人間が期待する素晴らしい無線通信方式であると言えます。

もちろん、UWB通信にも欠点があります。主な問題は、UWBシステムが広い帯域幅を占有し、UWBシステムが他の無線通信システムに干渉する可能性があることです。したがって、UWBシステムの周波数ライセンスの問題が議論されています。さらに、一部の学者は、UWBシステムによって送信される平均電力は非常に低いものの、パルス幅が短いため、瞬間的な電力ピークが非常に大きくなる可能性があり、民間航空などの多くのシステムの通常の動作にさえ影響を与えると考えています。ただし、学界でのさまざまな紛争はUWBの開発と使用に影響を与えません。2002年2月、米国通信協会(FCC)は、短距離無線通信へのUWBの適用を承認しました。

UWBの用途はほとんどなく、主に軍と民間の2つの側面に分けられます。軍用では、UWBは、低迎撃率(LPI / D)の内部無線通信システム、LPI / D地​​上波通信、LPI / D高度計、戦場のハンドヘルドおよびネットワークLPI / D無線、UWBレーダー、衝突回避レーダー、警告に使用できます。レーダー、無線タグ、近接ヒューズ、高精度測位システム、無人航空機と地上戦闘車両およびそれらの通信リンク、地雷の検出、住所ターゲットの検出など。民間での使用では、UWBは、20Mbpsを超える高速ワイヤレスローカルエリアネットワーク、高度計、民間航空の衝突防止レーダー、自動車の衝突防止センサー、高精度測位、ワイヤレスタグ、および産業用無線周波数監視に使用できます。

2UWB通信と他の短距離無線通信との比較

UWBテクノロジーは、他の既存のワイヤレス通信テクノロジーとは大きく異なり、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(LAN)およびパーソナルエリアネットワーク(PAN)アクセスに、低消費電力、高帯域幅、および比較的シンプルなソリューションをもたらします。 UWB技術は、チャネルのフェージング、システムの複雑さ、高コスト、高電力消費など、従来の無線技術を長年悩ませてきた主要な問題を解決しますが、UWB通信は他の既存の無線通信技術にすぐに取って代わることはありません。

UWB通信に必要な周波数帯域幅は非常に広いですが、500MHzから数GHzまでです。たとえば、Intelのプロトタイプは、2GHz帯域から6GHz帯域までの4GHz帯域幅を使用します。しかし、実際にはそのような広いアイドル周波数帯はなく、どのような方法を採用しても、UWB通信で使用する周波数帯と既存の無線通信で使用する周波数帯は重なる必要があります。周波数ライセンスを申請する必要があります。 2002年2月、FCCは、次の条件でUWB技術の民間分野への参入を許可しました。「送信電力が米国の放射ノイズ規制値である-41.3dBm / MHzよりも低い条件(変換成功率は1mW /) MHz)、3.1GHz〜10.6GHzの周波数帯域は、地下壁や仕切り壁をスキャンするイメージングシステム、自動車の衝突回避レーダー、および家電端末と携帯端末間の監視および無線データ通信に使用されます。」送信電力の大きさが伝送距離を決定します。FCCの規制によると、UWB通信は近い将来、超短距離無線通信にのみ使用されるため、UWBは既存の短距離無線技術と併用されます。一定期間で生き残り、共に発展していきます。

(1)UWBおよびIEEE802.11a

IEEE802.11aは、もともとIEEEによって策定された無線LAN規格の1つであり、主にオフィスLANやキャンパスネットワークのユーザーやユーザー端末の無線アクセスを解決するために使用されます。物理層を備えた5GHzU-NII周波数帯で動作します。 54Mbpsのレートと25Mbpsのトランスポートレイヤレート。直交周波数分割多重(OFDM)スペクトラム拡散技術を採用。25MbpsワイヤレスATMインターフェイスと10Mbpsイーサネットワイヤレスフレーム構造インターフェイス、およびTDD / TDMAエアインターフェイスを提供し、音声、データ、画像サービスをサポートします。 IEEE802.11aを無線ローカルエリアネットワークとして使用する場合、通信距離は100mに達する可能性がありますが、UWBは10mの範囲内でしか通信できません。 FCC規制に準拠したIntelの実証結果によると、UWBは10m以内の距離で最大数百Mbpsの伝送性能を発揮できますが、IEEE802.11a/b無線LANネットワーク機器は20mの方が優れています。したがって、現在のUWBの限られた伝送電力では、UWBは10m以内の高速データ通信にしか使用できず、10mから100mまでの無線LAN通信は802.11までに完了する必要があります。もちろん、UWBと比較して消費電力は802.11が大きい場合、転送速度は低くなります。

(2)UWBとBluetooth

2002年2月14日以来、FCCはワイヤレス通信用のUWBを承認するというさまざまな圧力に耐えてきました。コストパフォーマンスの観点から、Bluetoothは既存のワイヤレスであるため、BluetoothのキラーとしてUWBを継続的にコメントする人もいます。通信方法はUWBに最も近いです。しかし、UWBは本当にBluetoothに取って代わるのでしょうか?現在の状況から、答えはノーです。まず、アプリケーション分野では、Bluetoothはアプリケーションなしで2.4GHz ISM周波数帯で動作し、主にプリンターやノートブックコンピューターなどのオフィス機器を接続するために使用されます。その通信速度は通常1Mbps未満であり、通信距離は10m以上に達する可能性があります。 UWBの通信速度は数百Mbpsであり、通信距離はわずか数メートルであるため、2つのアプリケーション分野は異なります。第二に、技術的な観点から、何年にもわたる開発の後、Bluetoothはすでに比較的完全な通信プロトコルを備えています。 Bluetoothのコアプロトコルには、物理​​層プロトコルとリンクアクセスプロトコル、リンク管理プロトコルとサービス開発プロトコルなどが含まれますが、UWBの産業用実用プロトコルはまだ策定中であり、2004年までに事前に決定されると推定されます。また、Bluetoothは短距離無線接続技術規格の名前です。Bluetoothの本質は、共通の無線エアインターフェイスとその制御ソフトウェアのオープンスタンダードを確立することです。この点で、UWBは特別な電波と見なすことができます。は高速でデータを送信するための通信方式です。厳密に言えば、完全な通信プロトコルや標準を構成することはできません。 UWBの高速・低消費電力の特性を考慮すると、おそらく次世代のBluetooth規格では、物理層の通信方式としてUWBを使用することができます。最後に、市場の観点からは、Bluetooth製品は成熟し、宣伝され、使用されていますが、UWBの研究はまだ始まったばかりです。上記の理由により、今後数年間で、UWBとBluetoothは競合他社であり協力的な友人である可能性が高くなります。

(3)UWBおよびHomeRF

Home Radio Frequency(HomeRF)規格は、家庭内のコンピューターと他の電子機器との間の無線通信を可能にするためのオープンな業界標準として、HomeRFワーキンググループによって開発されました。 HomeRFはIEEE802.11とDECTの組み合わせであり、このテクノロジーを使用して音声データのコストを削減できます。 HomeRFはスペクトラム拡散技術を採用し、2.4GHz周波数帯で動作し、4つの高品質音声チャネルを同時にサポートできますが、HomeRFの伝送速度はわずか1M〜2Mbpsです。 HomeRF技術は完全には開示されていないため、数十の中小企業のみがそれをサポートしており、他の技術と比較して干渉防止やその他の側面がまだ不足しており、その適用の見通しはあまり明確ではありません。 IEEE802.11と同様に、HomeRFの通信距離はUWBよりも遠く、伝送速度はUWBよりも低く、UWBの送信電力が制限されていることを前提として、この2つにはそれぞれの利点があります。

上記の説明と組み合わせると、表1を使用して、4つの短距離無線通信を簡単に比較できます。

表14種類の短距離無線通信の比較

3家庭用無線通信はUWBの開発の方向性の1つです

無線通信ネットワークは企業や公共の場所で普及し、適用されてきましたが、これらの既存の技術が家庭用マルチメディアネットワークの無線相互接続に適したソリューションを提供することは困難です。従来の無線設計方式では、通信速度を上げる場合は、デジタルシグナルプロセッサの処理速度を上げる必要があり、必然的にシステムのコストと消費電力が増加します。ただし、家庭用無線通信ネットワークにはいくつかの特別な要件があります。まず、ワイヤレスデジタルビデオの要件を満たすために、家庭用ワイヤレス相互接続製品はより高い通信速度を必要とします。例として、ワイヤレス高精細デジタルテレビ(WHDTV)を取り上げます。MPFG2HDデータ形式を使用する場合、ビデオデータストリームレートは次のようになります。第二に、家庭用無線通信製品を数千世帯に届けるためには、システムコストを非常に低くする必要があります。市場調査によると、無線製品の価格が同様の有線製品の価格よりも30%高い場合、多くの消費者が受け入れるのは難しいでしょう。はい、家庭用無線通信製品で使用される組み込みゲートウェイや小型ハンドヘルドデバイスはバッテリー駆動であることが多いため、消費電力を低く抑える必要があります。つまり、家庭用無線通信製品には、高速、低コスト、低消費電力の3つのメリットが必要であり、従来の無線設計方式では、速度、コスト、消費電力の適切なバランスを見つけることができません。

IEEE802.11aは、通信速度でワイヤレスビデオデータストリームのリアルタイム伝送要件を満たすことができる唯一の既存のワイヤレス通信規格です。最大レートは54Mbps、実効レートは25Mbpsです。MACアクセスプロトコルを考慮すると、伝送データストリームの実現レートはさらに低くなります。ただし、IEEE802.11aはイーサネットアクセスと同様の方法で設計されているため、ビデオデータのリアルタイムストリーミングにはあまり適していません。また、IEEE802.11aの消費電力は約1.5W〜2Wであるため、小型のバッテリ駆動デバイスには使用できません。さらに重要なことに、IEEE802.11aネットワークアクセスカード(NIC)の価格は約150ドルから200ドルで、家庭の消費者が受け入れるのは難しい価格です。したがって、IEEE802.11aは、非常に高い価格と消費電力を必要としないパブリックワイヤレスローカルエリアネットワークでの使用に適しています。さらに、IEEEの専門家がIEEE802.11aを設計したとき、家庭用ワイヤレス通信ネットワークでの使用をまったく考慮していませんでした。 。

現在、既存の技術の中で、Bluetoothは価格と消費電力の競争が激しいため、家庭用無線通信相互接続に入る可能性が最も高いと考えられていますが、Bluetoothの伝送速度は1Mbps未満であり、制限がありますレートはわずか10Mbpsです。このレートで計算すると、Bluetoothを使用して2時間の映画を送信するのに10時間かかる場合がありますが、これは明らかにユーザーには受け入れられません。 20年以上前にFCCがBluetooth規格を提案したとき、それはワイヤレスヘッドホンでの使用のみを望んでいました。20年以上の努力の結果、Bluetoothは最も重要な低レートのポイントツーポイントワイヤレス通信技術に発展しました。 。 Bluetoothを使用すると、ノートブックコンピュータ、PDA、携帯電話、その他のデバイス間の低速データ通信を十分に実現できますが、FCCはBluetoothの高速データ通信またはワイヤレスネットワーク相互接続技術への発展を検討したことがありません。ブルートゥースのホームワイヤレスネットワークに入るのも難しいです。

HomeRFは家庭用無線相互接続のために特別に提案されており、コンピュータ、プリンタ、MP3、その他の家電製品間の音声とデータの通信と相互接続を十分に実現できますが、HomeRFの実効伝送速度はわずか2Mbpsで、10Mbpsで動作します。パフォーマンスに深刻な影響を与えるため、ワイヤレスHDTVやビデオゲームなどのブロードバンドホームワイヤレス通信分野に参入することは不可能です。さらに重要なことに、HomeRFのテクノロジーはまだ未成熟であり、HomeRF標準は、Intelなどの大企業のサポートを欠いており、そのプロモーションとアプリケーションの見通しは業界によって楽観的ではありません。

従来の無線設計方式とは異なり、UWBは高速、低コスト、低電力の無線通信方式であるため、家庭用無線消費者市場のニーズを満たすことができます。 UWBの通信距離は非常に短いですが、他の無線通信方式のように一点でブロードバンドネットワークに接続できないため、家族全員がバス型ネットワークを形成しますが、UWB自体の帯域幅は非常に広いです。同時に、UWBは次のレベルのネットワークのゲートウェイとしても使用できるため、家族全員がスターネットワークを形成できます。ネットワークのトポロジから、スターネットワークの方が効率的で信頼性が高い場合があります。

家庭用電化製品の急速な発展に伴い、デジタルTV、オーディオおよびビデオレシーバー、DVD、カラオケ、MP3プレーヤー、デジタルカメラなどのエンターテインメントデバイスが数千世帯に参入することは間違いありません。近い将来、ケーブルを設置せずにUWB技術を使用して、真のワイヤレスホームシアターを形成するために使用できるのは小さなゲートウェイとトランシーバーだけであると考えられます。市場調査によると、米国の家庭用ワイヤレスネットワーク市場全体は2004年に35億ドル、2006年に49億ドルに達し、中国とアジアではさらに大きな市場の可能性があります。市場分析によると、無線ローカルエリアネットワークやBluetoothなどの製品が占有しており、これから占有しようとしている市場の一部に加えて、まだ開発されていない家庭用無線通信市場の大部分がまだ存在します。これは、UWBが家庭用無線通信の分野で大きな違いを生むことを意味します。現在、多くのOEMメーカーは、UWB通信規格および関連製品の早期成熟と実用化を楽しみにしています。 https://bsm20gp60.com/

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