UWB的特点及在短距离无线通信中的应用前景

表1 4种短距离无线通信比较

	IEEE802.11a	Bluetooth	HomeRF	UWB
传输速率	54Mbps	小于1Mbps	1-2Mbps	可高达500Mbps
通信距离	10m-100m	10m	50m	小于10m
发射功率	1瓦以上	1毫瓦-100毫瓦	1瓦以上	1毫瓦以下
空间容量	80Kbps/m	30Kbps/m2	50Kbps/m2	1000Kbps/m2
应用范围	无线局域网	计算机等家庭和办公室设备互连	家庭语音和数据流	近距离多媒体
终端类型	笔记本，台式电脑，掌上电脑和因特网网关	笔记本，移动电话，掌上电脑，移动设备	笔记本，无绳电话，无线音响，移动设备	无线电视，DVD高速因特网 网关
主要支持公司	Cisco,Lucent,3Com	Ericsson,Nokia Motorola	Apple,Dell Compaq	Intel,Motorola,Sony,Sharp

3 家庭无线通信是UWB的发展方向之一

虽然无线通信网已经在企业和公共场所得到推广和应用，但是这些现有技术很难为家庭多媒体网络无线互连提供一个合适的方案。按照传统的无线电设计方法，如果要提高通信速率，必须要提高数字信号处理器的处理速度，这势必要增加系统的成本和功耗，高速率的无线产品往往也是高成本、大功耗的。然而，家庭无线通信网有一些特殊的要求。首先，为了满足无线数字视频的要求，家庭无线互连产品需要更高的通信速率，以无线高清晰数字电视（WHDTV）为例，如果采用MPFG2HD数据格式，则视频数据流的速率高达25Mbps；其次，要想家庭无线通信产品走向千家万户，系统成本必须很低，市场调查表明，如果无线产品的价格比同类有线产品的价格高出30%，将很难被众多的消费者所接受；还有，家庭无线通信产品中用到嵌入式网关和小型手持设备往往是电池供电，因此它们的功耗必须很低。也就是说，家庭无线通信产品必须具备高速率、低成本和低功耗三个优点，按照传统的无线电设计方案，无法在速率、成本和功耗这三者之间找到一个合适的平衡点。

IEEE802.11a是现有无线通信标准中，唯一能在通信速率上满足无线视频数据流实时传送要求的。它的最高速率是54Mbps，有效速率是25Mbps，考虑到MAC接入协议，实现传送数据流的速率还要更低一些。然而，IEEE802.11a是按照与Ethernet接入相类似的分组方式设计的，因此它不太适合用于实时传输视频数据流。还有，IEEE802.11a的功耗大概在1.5W到2W之间，因此综不能用于电池供电的小型设备。更重要的是，一个IEEE802.11a网络接入卡（NIC）售价大概是150～200美元，这样的价格很难被家庭消费者所接受。因此IEEE802.11a更适合于用在对价格和功耗要求不是很高的公用无线局域网里，况且当时IEEE专家设计IEEE802.11a时也根本没有考虑过将它用在家庭无线通信网上。

目前，现有技术中被认为最有可能进入家庭无线通信互连的是Bluetooth，因为在价格和功耗上它很有竞争力，然而，Bluetooth的传输速率不到1Mbps，极限速率也只有10Mbps。按照这样的速率计算，如果用Bluetooth来传送一部两小时的电影可能需要10个小时，这显然不能被用户所接受。20多年前，FCC提出Bluetooth标准时，仅仅是希望将它用在无线耳机上，经过20多年的努力，Bluetooth已经发展成为最主要的低速率的点到点无线通信技术。利用Bluetooth，可以很好地实现笔记本电脑、PDA、移动电话等设备之间的低速率数据通信，但是FCC从来没有考虑过将Bluetooth发展成为高速率数据通信或者是无线网络互连技术，从这一点来讲Bluetooth也很难进入家庭无线网。

HomeRF是专门为家庭无线互连提出的，它可以很好的实现计算机、打印机、MP3以及其它家用电器之间语音和数据的通信和互连，但是，HomeRF的有效传输速率只有2Mbps，工作在10Mbps以上将严重影响它的性能，这就决定了它不可能进入无线HDTV，视频游戏等宽带家庭无线通信领域。更重要的是HomeRF的技术还不成熟，HomeRF标准缺少Intel等大公司的支持，它的推广和应用前景并不被业界看好。

与传统的无线电设计方法不同，UWB是高速、低成本和低功耗的无线通信方式，因此它可以满足家庭无线电消费市场的需求。尽管UWB的通信距离很短，使得它不能像其它一些无线通信方式那样一点接入宽带网络，从而使整个家庭构成一个总线型的网络，但是UWB本身的带宽很宽，在接入上一级网络的同时，UWB还可以作为下一级网络的网关，从而使得整个家庭组成一个星型网络。从网络的拓扑结构来说，星型网络可能更有效，更可靠。

随着消费电子的高速发展，数字电视、音频和视频接收机、DVD、卡拉OK、MP3播放器和数码相机等娱乐设备必将进入千家万户。可以想象，在不久的将来，采用UWB技术，无须架设电缆，仅仅需要小小的网关和收发器，就可以组建一个真正的无线家庭剧院。根据市场调查，整个美国的家庭无线网络市场在2004年将达到35亿美元，2006年将达到49亿美元，而中国和亚洲的市场潜力更大。市场分析表明，除了无线局域网和蓝牙等产品已经占领和即将占邻的部分市场外，还有很大一部分的家庭无线通信市场尚未开发，这意味着UWB将会在家庭无线通信领域大有作为。目前，众多的OEM生产商正盼着UWB通信标准和相关产品早日成熟并投入实用。