5 超寬帶(UWB)技術 

　　超寬帶(Ultra—widebandiUWB)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50oMHz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lmW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問。  

　　(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廠rF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。 

　　由于UWB具有廣闊應用前景，在標準制定上競爭激烈。目前UWB標準提案有二：以摩托羅拉為代表的DS—CDMA方案和多頻帶OFDM聯盟fMBOA1的OFDM方案。兩種提案各有優缺點。DS—CDMA方案建議采用雙頻帶(3．1 5．15GHz和5．825—13．6GHz)，即在每超過1 GHz的頻帶內用極短的時間脈沖發送數據，其優勢是硬件簡單，頻譜利用率高。OFDM方案需建立一個子信道化UWB系統，每個子信道采用正交頻分復用方式，優勢是抗ISI(符號問干擾1能力強，但硬件相對復雜。雖然前段時間有消息說兩大陣營要和解，標準之爭改成兼容性的討論，但并沒有看到實際行動。毫無疑問，兩陣營之爭不僅沒有停止，反而會進一步升級，成為事實標準、贏得市場占有率是他們的努力目標。 

　　6 射頻識別(RFID)技術 

　　射頻識別技術fRadio Frequency Identification-RFID)是從20世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術。它利用射頻信號通過空間耦合f交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞，并通過傳遞的信息達到識別目的的技術。RFID技術無須精確定位，就可以大批量地對數據進行實時采集，實時傳遞，實時核對、更新，避免人為操作中的錯掃、漏掃、重掃等差錯。 

　　和傳統的條形碼相比．RFID可以突破條形碼須人工掃描、一次讀一個的限制．實現非接觸性和大批量數據采集，具有不怕灰塵、油污的特性；也可以在惡劣環境下作業，實現長距離的讀取，同時讀取多個卷；還具有實時追蹤、重復讀寫及高速讀取的優勢，此特性讓其具有極其廣泛的應用范圍。RFID低頻系統主要用于短距離、低成本的應用，如多數的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等：高頻系統則用于需傳送大量數據的應用系統；超高頻系統應用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合．其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監控、高速公路收費等系統中應用。 

　　RFID系統因應用不同其組成會有所不同，但基本都由電子標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和數據交換與管理系統(Processor)大部分組成。電子標簽f或稱射頻卡、應答器等)，由耦合元件及芯片組成，其中包含帶加密邏輯、串行EEPROM(電可擦除及可編程式只讀存儲器)、微處理器CPU以及射頻收發及相關電路。 

　　電子標簽具有智能讀寫和加密通信的功能，它是通過無線電波與讀寫設備進行數據交換，工作的能量是由閱讀器發出的射頻脈沖提供。閱讀器，有時也被稱為查詢器、讀寫器或讀出裝置，主要由無線收發模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成。閱讀器可將主機的讀寫命令傳送到電子標簽，再把從主機發往電子標簽的數據加密，將電子標簽返回的數據解密后送到主機。數據交換與管理系統主要完成數據信息的存儲及管理、對卡進行讀寫控制等。其工作原理為：當帶有電子標簽的物品在讀寫器的可讀范圍時，讀寫器發出的查詢信號將會激活標簽，標簽根據接收到的查詢信號要求反射信號，讀寫器接收到標簽反射回的信號后，經過內部電路的解碼處理可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別物體的目的。然后進一步通過計算機及計算機網絡實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。 

　　通常情況下。RFID閱讀器發送的頻率稱為RFID系統的工作頻率或載波頻率。RFID載波頻率基本上有3個范圍：低頻(30～300kHz)、高頻(3～30MHz)和超高頻f300MHz～3GHz)。常見的工作頻率有低頻125kHz與134．2kHz、高頻13．56MHz、超高頻433MHz、86o～930MHz、2．45GHz等。 

　　近年來。隨著通信、微電子、計算機和網絡技術的發展．RnD的應用范圍和深度都得到了迅速的發展，并被列為21世紀最有前途的重要產業和應用技術之一。RFID作為接人層技術，結合互聯網或公共電信網，將能構造一個實現全球物品、人員信息實時共享的“物聯網”。其廣泛的應用將深刻地影響我們的社會形態，極大地提升整個社會的信息化水平，提高生產效率和經濟增長的質量。 

　　7 幾種短距離無線通信技術的應用領域及融合發展趨勢 

　　在短距離無線通信領域，Wi—Fi目前正日益普及，路由和PC正向采用下一代802．1ln技術演變。802．1lg有更好的可靠性和更高冉句傳輸速率，這將使其成為下一代消費電子產品的最佳選擇；UWB具備高傳輸速率，其定位為多媒體傳輸；藍牙擁有QoS，可作為語音與數據資料傳輸之用；ZigBee傳輸速率雖低，但適合應用在感測與控制場合，搭配低價與耐用之特性，成為眾所矚目的新興技術；RFID技術則在電子商務、電子政務、現代物流等領域有著廣闊的應用。各種短距離無線通信技術如藍牙、WLAN、UWB、Zigbee和RFID等技術因其各自不同的技術特點，有著不同的應用領域。它們之間互相融合和向更高速率邁進的趨勢使得它們找到了更強勁的發展“支點”． 

　　7．1 藍牙與WLAN、UWB加快共存  

　　隨著藍牙與無線局域網絡(WLAN)應用的普及，其共存問題成為業界關注的焦點。國際芯片大廠透過自行開發與持續購并，目前幾乎均掌握了WLAN與藍牙的產品線，開始同時布局WLAN與藍牙芯片，未來也將進一步尋求整合。 

　　此外，藍牙與超寬帶UWB融合的苗頭也已在顯現。藍牙技術聯盟日前宣布，將在新一代藍牙技術中融合超寬帶(UWB)線技術。該聯盟預測。融合后的基于新一代藍牙技術的產品將于2007年末投放市場。 

　　藍牙與UWB合作，試圖解決目前藍牙成本高、傳輸慢。應用范圍窄等技術和市場瓶頸。UWB與藍牙的結合。將為支持UWB的硬件產品與目前藍牙重點支持的通信產品之間提供更為廣泛的對接途徑。藍牙的品牌加上UWB的技術優勢將使雙方共贏。這種融合，彌補了藍牙在技術上的缺陷，在高速傳輸和低耗電量上能夠迎接WLAN(無線局域網)的挑戰。同樣，通過與藍牙聯手。UWB可以繞過技術和市場發展過程中“后來者”的身份，與目前全球近5億個藍牙產品直接對接，兩家合作是必然的結果。 

　　藍牙專業工作小組SIG與超寬帶開發者合作來整合這兩種無線網絡技術。去年兩者之間的標準協議就已出爐。今年則會有整合性的產品問世。此舉對藍牙技術最大的意義是使其應用超越個人設備，未來藍牙可以進入到數字家庭領域。 

　　7．2 WLAN與UWB競合發展。802．1ln技術開始得到應用  

　　WLAN的應用已開始從傳統的攜帶型計算機應用向手機等領域擴展，我們已經明顯看到了802．1lb向802．11g過渡的步伐，對速度的追求也將推動802．1ln標準盡快面市。 

　　近年來。WLAN在工業和物流、自動化等領域都獲得了比較廣泛的發展。WLAN技術的發展已經日益成熟。WLAN發展的另一個典型是802．1ln的出現，其速率已經超過了100Mbps，因此大大推動了家庭聯網中的視頻傳輸應用。此外，WLAN的Mesh技術在這兩年也迅速發展起來。大大擴展了WLAN的覆蓋范圍。 

　　目前，國內政府已對WLAN Mesh技術表示出極大興趣。希望通過Mesh實現大規模的無線覆蓋。從局端到終端。WLAN的應用范圍大有同時向上下兩個方向延伸的趨勢，特別是在短距離寬帶領域，802．1ln更是與UWB技術在今后存在共同爭奪家庭網絡應用市場的可能。 

　　目前市場被802．1lb和802．1lg占領，而今明兩年，802．1la／g也有一定的市場，等到2009年，市場會被802．1lg和802．1ln占領。其中，802．1lg的成本很低，而802．11n是新一代速度更高的技術，從目前看，它已能滿足PC、手機和便攜電子三個市場的不同需求。而隨著越來越多的設備和產品使用2．4GHz波段．該波段中的沖突也不斷增