半导体厂商芯向UWB

近年来,UWB(超宽带)无线通信技术从传统的军用雷达应用进入了通信领域,成为短距离无线通信的一张王牌,为未来多媒体家庭的无线连接提供了极佳的选择。由于UWB技术无需载频,在频谱资源日益紧张的情况下,UWB的推广将开创频谱管理的新时代。UWB是无线个域网(WPAN)技术的一种,具有低功耗、低成本等特点,尤其是它很容易实现100Mbps以上的高速宽带传输,成为当前国内外学术界及厂商追逐的热点。

未来信息家庭是什么样子的?随着人们对无线网络及信息服务的需求不断升级,任何人在任何时间、任何地点获取数据及多媒体服务的愿望正在逐渐变为现实,打造无线多媒体家庭网络成为厂商追逐的热点。前不久在上海“无线多媒体论坛”上,政府官员、业界专家、领先技术厂商和主要的ODM齐聚一堂,共话无线多媒体家庭美好的未来。

多媒体家庭孕育大市场

近年来,随着科技的发展和网络的延伸,人们在任何时间、任何地点对信息进行访问和处理的愿望正逐渐地成为现实,无线连接已经成为信息技术和产品发展的重要方向之一。从文字与影像技术的浏览,到音影多媒体获取以及多人在线的数字游戏,都极大地刺激着消费者的上网情绪,人们对无线网络的需求也不断提高到更高的境界。

信息产业部电子信息产品管理司副司长肖华表示:“市场对无线宽带多媒体技术及产品的需求正在持续快速增长,市场需求牵引着技术不断进步,各种无线通信技术和设备近几年得到快速发展,无线连接的相关产品在信息产品中的地位更加重要,中国成为全球第一大手机市场和电子产品的数字大国,下一步的发展孕育着多媒体的巨大商机。”

基于无线通信宽带化的家电产品自动化、网络游戏娱乐的交互性、新闻传媒的资深性的需求正方兴未艾。

无线通信和多媒体技术成为中外专家探讨的热门话题,其技术的进步将极大地促进信息产业的发展。肖华副司长还提到,打造完整产业链需要更多的设计厂商、设备制造商、网络运营商的共同努力。

UWB芯片市场日益升温

超宽带(UWB)无线技术一直应用于军事雷达,很少用于无线日美国FCC(联邦通信委员会)才批准开放3.1GHz~10.6GHz频段给民用短距离UWB无线通信使用。UWB具有低功耗、低成本、低截获率等特点,很容易实现100Mbps以上的高速宽带无线通信。同时,UWB这一新技术的出现也是对现有窄带无线通信技术一个全面的挑战,对相关学科提出了许多新的理论与技术的研究课题。

目前所倡导的UWB方案有两个,一个是飞思卡尔半导体提倡的“DS-SS”方式,另一个是TI、Intel等公司提倡的“多频带OFDM方式”,多频带OFDM联盟简称MBOA。但目前由于意见不统一,标准化工作还未获得通过。

飞思卡尔UWB芯片开发早,起源于2003年11月收购的XtremeSpectrum公司。据北京邮电大学周正教授称,飞思卡尔收购的XtremeSpectrum公司在UWB方面具有丰富的研发经验。

谈到UWB芯片研发现状,周教授认为目前飞思卡尔的芯片已渐成熟。另外,他还讲到:“除了飞思卡尔外,也有其他一些公司也在研制UWB芯片。但由于UWB在无线通信领域是一种比较新的技术,UWB芯片在信号处理、功率限制、脉冲形成等关键问题还需要进一步完善。未来发展趋势应该是低功耗、低成本。”

据称,飞思卡尔的UWB芯片将在下半年量产。同时相关报道显示,MBOA预期在今年第4季度之前支持UWB的芯片组样品将开始供货,2005年第1季度UWB收发模块将会亮相,最终产品将于2005年第2季度上市。

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UWB的特点

UWB之所以引起人们的高度重视,是因为它有许多特点。

抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,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IEEE802.11a、IEEE802.11b和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB具有更强的抗干扰性。

传输速率高:UWB的数据速率可以达到每秒几十兆比特到每秒几百兆比特,有望高于蓝牙100倍,也可以高于IEEE802.11a和IEEE802.11b。

带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,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。

消耗电能小:通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此,要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,消耗电能小。

保密性好:UWB保密性表现在两方面: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,用传统的接收机无法接收。

发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。况且,发射功率小,其电磁波辐射对的影响也会很小。这样,UWB的应用面就广。

UWB无线连接方案

飞思卡尔半导体为无线连接世界提供的方案包括UWB技术、无线游戏芯片组以及ZigBee解决方案。
在UWB技术方面,飞思卡尔半导体致力帮助消费者在家中建立数字连接,使手持设备具备数字连接功能,连接家用PC/笔记本电脑、显示器、音箱、电视及设备。即使这些设备不同处一室,也能实现互连。

飞思卡尔的UWB XtremeSpectrum芯片组采用直接序列USB(DS-UWB),数据速率超过100Mbps以上,而功耗低至200mW以下,是以多媒体为中心的机顶盒、摄像机和DVD播放机等产品的理想选择。

在无线游戏互连方面,飞思卡尔半导体的无线游戏芯片组使更多的玩家同乐。游戏生产商希望在设备中增加无线功能,他们需要能够提供高速度、低等待时间和长电池寿命的解决方案。飞思卡尔采用创
新技术开发无线游戏连接正可以满足这一需求。

在速度为250kbps的环境中,无线网络设计需要一个低功率、具有成本效益的、基于标准的解决方案,ZigBee技术就是一种具有成本效益的无线网络解决方案。它支持低数据率、低功耗、安全性和可靠性,是面向MCU、传感器、DSP、MAC码和RFmodem的一站式解决方案,使设计过程更加简单和有效率。

飞思卡尔半导体是推动IEEE802.15.4标准的力量之一,该标准定义了物理层(PHY)和MAC。而且,飞思卡尔半导体促使ZigBee联盟定义网络协议、互操作性和认证测试。ZigBee技术的特点由于基于标准的IEEE802.15.4和ZigBee技术拥有稳固的开发商社群基础,因此它们有助于OEM厂商缩短开发时间,并提供可靠性、安全性提升、互操作性和认证。飞思卡尔解决方案的工作频率是全球公用的2.4GHzISM频带,因此可以简化客户的产品开发和认证工作,不必因面向不同的区域市场而重新设计。ZigBee应用相当广泛,有工业控制中的部件管理、流程控制、环境能量管理;住宅照明和商业控制,如安防、HVAC、照明控制、门禁、
草地和花园灌溉;消费电器中的电视、VCR、DVD/CD遥控器;PC及外设的鼠标、键盘、游戏棒;个人健康护理的病人监测、健康监测;以至建筑自动化如安全控制设备、HVAC、照明控制、门禁等等。