无线数字娱乐设备中的UWB技术

引言

数字娱乐推动家庭和旅途中的无线连接需求不断增长。然而，现有技术却未能跟上娱乐需求增长的步伐。如果设备之间不能实现高质量的平滑无线连接，消费者将无法尽情享受数字娱乐的乐趣，也不能充分发挥信息设备的作用。

数字家庭设备必须是无缝连接，最大程度地降低干扰，实现高速率的数据传输，满足高清晰度电视和数字摄像机的多数据流的需求。此外，它还应能传输大容量的多媒体文件，如MP3曲目库和MPEG电影。同时，家庭连接还应该是成本相对较低的解决方案，符合用户的实际经济状况。此外，由于当前的很多热门设备都是手持设备(如PDA、智能电话)，所以家庭连接还必须具备低能耗的特点。

媒体服务器、机顶盒、纯平显示器、便携式数字摄像机和照相机、PDA、手机和MP3播放器，所有这些设备都需要高数据速度、高服务质量(QoS)的高速无线连接，以实现数字娱乐应用。设想一下，在无线个人区域网(PAN)中，数字机顶盒无线连接到多台电视机，MP3播放器可从电脑上无线下载音乐，然后传输到多个房间，整个过程甚至不需要一条线缆。

家用设备市场上的无线解决方案必须在数据速率、实施成本、能耗、质量(最重要因素)这几方面达到平衡。解决方案提供的数据传输速率越高，信号处理技术就越复杂，也就需要更多的芯片空间，这些因素提高了成本和能耗，导致客户流失。

超宽带(UWB)技术可以满足消费市场的需求。Freescale Semiconductor(原摩托罗拉半导体部)正在为消费者的家用设备和手持设备提供数字连接。

 

图1 家庭网状联网设备中UWB技术的应用

 

表1 UWB的技术优势

 

图2  UWB频谱从3.1GHz~10.6Ghz

 

UWB技术的家庭应用

超宽带技术(UWB)是一种令人兴奋的无线通信系统设计方法。它是唯一能够满足成本和性能要求的无线技术，其连接性能可与有线连接相媲美。借助UWB技术，客户可在家中建立个人区域网(PAN)，实现房间覆盖。结合使用网状网络或铜线/同轴电缆回程技术，它甚至能够覆盖整间房屋(见图1)。

 

UWB的技术优势

UWB能够满足家用设备市场的如下要求：提供高速率的数据传输：在10米范围内提供100Mbps以上的速率(家庭娱乐需要100Mbps以上的速率)；低能耗需要：200mW下发射和接收功率；与同等成熟度的蓝牙技术相比，其成本仍然相对较低，UWB的技术优势见表1。

与使用窄带调制载波来传输信息的传统无线系统有所不同，UWB使用一系列极窄的低功率脉冲，在广泛的无线频谱范围内传输。与传统窄带无线解决方案相比，UWB解决方案的频谱范围更广，并可降低能耗，传输脉冲数据，这意味着它可以显著减少干扰。UWB能在室内无线环境中提供可与有线连接相媲美的连接性能。2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)批准UWB在美国投入商用。FCC最关注的问题是可能存在的干扰。UWB之所以得到FCC认可，很大程度上是因为它将产生干扰的可能性降至最低。

 

UWB应用领域

UWB使用户无需通过错综复杂的线路来连接家庭电脑/手提电脑、键盘、显示器、扬声器、打印机、扫描仪、鼠标、电视等设备。借助UWB，用户甚至没有必要将所有这些设备都安装在同一个房间内。用户能通过UWB实现以下功能：

 

直接序列UWB技术

Freescale选择了直接序列超宽带技术(DS-UWB)，作为使用户享受UWB的所有益处的最佳途径。在家庭环境中，很多因素都会影响无线电波的传输，例如在家具上折射、其他无线信号(如无线电话、无线局域网)的干扰。这些因素会导致严重的信号质量问题。

DS-UWB利用可能的最大带宽，生成最短的脉冲。这种方法可以确保顺利进行连接，让设备能够清楚地“知道”其他设备的位置，最大程度地提高连接性能和服务质量(QoS)。DS-UWB在整个频段中使用一致的处理技术，最大程度地降低“噪音”。与其他方法不同，DS-UWB是一种性能优异的技术，可以最大程度地降低家庭中运行其他无线技术的干扰。因而，它能消除无线媒体传输中常见的“抖动”和“拖拉”现象，为用户提供高质量的无线体验。此外，DS-UWB的多项性能指标都能得到改进，包括范围、能耗和速度等。DS-UWB还具备使用简单的特性。这样可以降低能耗和价位，使其成为大众市场的理想之选。

 

Freescale Semiconductor领先的UWB技术

为帮助消费类电子产品、手持电子设备制造商迅速向用户推出UWB技术，自2004年1月起，Freescale开始推出第二代试用芯片产品。高清晰度电视和等离子电视机的厂商首先试验了该技术，展示产品传送高清晰度电视内容的多个数据流的性能。

该芯片集支持对等联网和AD HOC联网，以实现真正的移动无线连接。提供多种可选的数据速率，包括29Mbps、57 Mbps、86 Mbps和114 Mbps。它是提供大型文件、音频和视频内容的强大解决方案。支持IEEE(r)802.15.3流式媒体协议。实现性能可与有线连接相媲美的高清晰视频应用。在3.3V条件下的能耗为200mW，最大限度地降低电池供电产品的能源需求。与IEEE802.11b/a/g协议、蓝牙技术、GPS以及所有美国无线系统共存。

Freescale Semiconductor在无线领域拥有70多年经验，在半导体领域拥有50年经验，哪家公司能比Freescale更好地提供这种业界领先技术呢？移动无线产品获得成功的关键在于为客户提供无缝的连接体验。 Freescale提供的融合、高度集成的无线技术，可以帮助您提供无缝的连接体验，加快产品面市和公司创收。

超宽带技术只是Freescale在消费和行业无线市场锐意创新的一个例子。Freescale还提供广泛的无线技术，能够响应不断发展的客户偏好和需求，蜂窝平台能够提供完全集成的芯片、软件和支持，满足行业对可扩展解决方案的需求。