浅谈WiMedia UWB技术的发展历程

出处:sillboy 发布于:2011-08-29 19:44:34

  采用WiMedia UWB标准的越来越多

  WiMedia联盟是一个非营利公开的行业协会,引领UWB商业化市场,促进世界范围内UWB的快速使用、规则、标准和多提供商的兼容性和互操作性。基于WiMedia的超宽带规范构建并优化了无线个域网,实现PC、CE和移动市场中高速(480Mbps或更高)、低功耗多媒体容量。强调与其他无线服务和谐共存,WiMedia超宽带通用平台是为了1394贸易协会无线工作组,无线USB促进小组和蓝牙SIG开发的应用栈操作而设计的。WiMedia的董事会成员包括Alereon, HP, Intel, Kodak, Microsoft, Nokia, NXP Semiconductors, Samsung Electronics, Sony, STMicroelectronics, Staccato Communications, Texas Instruments and Wisair。

  WiMedia通用无线电平台是实现传输速率高达480Mb/s(更高的传输速率正在开发中)无线个人局域网(WPAN)的基础。这个平台并不局限于某一类应用,而是允许同时存在不同的协议适配层,如图1所示。WiMedia规范既规定了一些如无线USB之间相互通信的应用,也规定其他不相互通信的接口同时存在的应用。

WiMedia通用无线电平台使得多种不同PAL层协议共存

  图1 WiMedia通用无线电平台使得多种不同PAL层协议共存

  迄今为止,该平台的应用是USB-IF的无线USB应用,但用于流媒体的私有平台也已经实现。同时,WiMedia联盟成员正在和蓝牙SIG紧密合作,使在UWB上实现蓝牙功能作为蓝牙高速AMP成为现实。

  世界范围的采用

  UWB(Ultra-Wideband)超宽带,一开始是使用脉冲无线电技术,此技术可追溯至19世纪。后来由Intel等大公司提出了应用了UWB的MB-OFDM技术方案,由于两种方案的截然不同,而且各自都有强大的阵营支持,制定UWB标准的802.15.3a工作组没能在两者中决出终的标准方案,于是将其交由市场解决。至今UWB还在争论之中。UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲,脉冲覆盖的频谱从直流至GHz,不需常规窄带调制所需的RF频率变换,脉冲成型后可直接送至天线发射。脉冲峰峰时间间隔在10 - 100 ps级。频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。UWB信号在时间轴上是稀疏分布的,其功率谱密度相当低,RF可同时发射多个UWB信号。UWB信号类似于基带信号,可采用OOK,对映脉冲键控,脉冲振幅调制或脉位调制。UWB不同于把基带信号变换为无线射频 (RF) 的常规无线系统,可视为在RF上基带传播方案,在建筑物内能以极低频谱密度达到100 Mb/s数据速率。

  WiMedia联盟开发的规范和程序在范围内得到了推广。今年,WiMedia联盟已经宣布和国际组织——欧洲计算机制造协会(ECMA)结成合作伙伴共同开发未来的规范,这将使规范比传统“序列”程序流程更快被市场所接受。由于早先和ECMA(ECMA-368和 ECMA-369)的良好合作,目前的WiMedia规范已经被ISO批准。

  许多国家已经批准了使用相关频段的法规,如美国、欧盟、日本和韩国,WiMedia联盟目前正在中国和加拿大与法规制定机构一同工作,希望在不久的将来使相应法规得到批准。为了跟踪法规的制定情况,WiMedia联盟制做了如图2所示的图表(www.wimedia.org/en/resources)以显示在哪个地区、哪些频段是可以使用的。

WiMedia联盟无线频段在不同国家或地区被批准的进展图

  图2 WiMedia联盟无线频段在不同国家或地区被批准的进展图

  发布的扩展频谱规范详细叙述了一些可选的特征,在不同地区,这些特征的实现可以有所不同。其中包括增加了一个新的频段组(BG6),它可以在范围内使用(在欧盟符合DAA条款)。这个双频段跳频通道特别适合每个频段组只能使用两个频段的场合,并规定了DAA(检测和避障)来避免与其他邻近频段冲突,该项功能在某些地区的法规中是强制性的。

  无线USB

  今年,基于WiMedia平台的无线USB市场增长很快。然而,市场上的早期产品是无线主机和设备适配器的混合产品,我们现在看到的产品则具有原生无线USB的特征,即数据吞吐量得到了大幅度提高。终端用户产品中所使用经过的原生主机和原生设备芯片使功耗效率得到了增强。

  笔记本电脑制造商,如戴尔、富士通、联想、NEC和东芝等现在都可以在某些产品中提供无线USB功能,这使市场上无线USB主机设备产品的种类更加丰富。如图3所示,Kensington的无线坞站具有视频、音频和USB连接功能。

Kensington无线坞站

  图3 Kensington无线坞站

  下一代无线USB标准1.1预计在2009年的上半年制订完成,主要增加了功耗效率指标,以满足移动设备和附属配件之间近距离通信(NFC)等电池供电的要求。

  为了加速无线USB应用的进程,USB-IF已经宣布在北美、欧洲和亚洲建立了独立测试实验室(ITL)。ITL将为那些开发在世界范围内使用的无线USB设备的制造商提供兼容性测试和。

  蓝牙

  WiMedia UWB无线通信已经被蓝牙技术联盟(BT-SIG)选作高速蓝牙的MAC/PHY(AMP)层协议。WiMedia联盟成员正积极进行蓝牙PAL的实现工作,并且开发出了适用不同类型蓝牙设备插头的原型系统。

  被BT-SIG采纳的相关测试规范已经为即将开始的正式互操作测试铺平了道路,这包括即将在西雅图发布版本中的部分内容。在蓝牙上支持UWB的芯片组也很快面市,人们正期待在2009年上半年看到实现这些技术的消费类设备。

  A/V多媒体设备

  WiMedia成员可以在WiMedia通用无线电平台上实现私有PAL,而不会受到任何限制。采用这种技术的一个应用就是流媒体,它可以通过UWB提供在速度(如为适应处理HD视频的高带宽)、频率范围和低功耗等方面的优化组合。

  未来展望

  随着国际标准被广泛采纳,越来越多的产品出现在市场上。然而,WiMedia联盟依然在努力进行推广工作。在尽力促使其他地区的法规接受WiMedia标准的同时,下一代标准也在持续开发中。未来的一些增强特征将提供更高的吞吐率,以及针对手持设备的低功耗优化。


  

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