UWB技术及其应用专题讲座PPT.ppt
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1UWB技术简介技术简介 §1 2Contents1. 什么是UWB2. UWB的发展3. UWB的应用3. DS-UWB4. MB-OFDM5. UWB有关的组织6. 相关产品情况 §2 3What is UWB(1/2)Ø Definition from First Report and Order FCC 02-48，February 14,2002 ---Ultra-Wide Band -- Bandwidth§ Bandwidth >=500MHz§ 2(fH-fL)/(fH+fL)>=0.2 1.6 1.92.4Bluetooth,802.11bCordless PhonesMicrowave OvensGPSPCS5802.11a-41 dBm/MHz“Part 15 Limit” UWB SpectrumFrequency (Ghz)EmittedSignalPower10.63.1§3 4--Very Low Power Spectral Density(PSD)§ In band average EIRP<-41.25 dBm/MHz 75nW/MHz § In band peak EIRP 0dBm/50MHz§ EIRP(平均有效等方向性辐射能）-- Approved Spectrum is Application Specific§3.1 ~10.6GHz--No RF modulation -- Short electric pulses (sub-nanosecond) are generated, transmitted, received and processed§ Very low duty cycle pulses§ No energy content at 0Hz What is UWB(cont’d 3/3)§4 5UWB的发展(1/2)Ø1960年代，美国军方开始有关雷达侦测与无线通信的秘密研究，主要使用UWB技术，采用扩频跳频技术。
Ø1993年，美国南加州大学通信科学研究所论证了采用短脉冲跳时调制多址技术进行通信的理论，从而开始了UWB无线通信的研究和开发工作Ø1998年，FCC发布了UWB技术应用的调查通告，之后，开始制定UWB的法规§5 6Ø2002年2月14日，FCC通过了UWB作为民用无线通信技术使用的法规-Part15，并对UWB做了明确的定义Ø2003年，Freescale生产出商用的UWB收发设备，2004年3月获FCC批准Ø2004年4月，Intel 、TI也展示了其UWB芯片，传输速率达480MbpsØ之后，UWB的应用开发全面展开UWB的发展(Cont’d 2/2)§6 7UWB的应用(1/3)Ø Radar－－定位、测距Ø无线机顶盒与HDTV连接、无线DVD与HDTV连接、数码摄像机(DVC)与数码相机(DSC)/HDTV连接、DSC/DVC与DVD-R的连接、PDA/手持设备/DSC与PC连接、DVC/DSC与数码打印机的连接等－－WUSB Ø军事－－单兵作战系统、无线UWB电台§7 8UWB的应用(Cont’d 2/3)§8 9UWB的应用(Cont’d 3/3)§9 10UWB Technology – DS-UWB(1/3)§10 11UWB Technology – DS-UWB(cont’d 2/3)DS-UWB的特点：Ø多个传输任务可共享整个频带Ø与OFDM相比，对现有的、许可的频带内的用户造成的干扰更少Ø成本更低，易于实现----CDMAØ可低功耗、低速数据流的无线传输Ø也可以实现更高速的无线数据传输§11 12Ø以Freescale为核心 Xtreme Spectrum 公司UWB Technology – DS-UWB(cont’d 3/3)200520042006220Mbps@<10m500mW2 chip BB/MAC+RFMiniPCI1394/USB2.0110Mbps@<10m750mW3chip BB+MAC+RFMiniPCI1394500Mbps@5m1000Mbps@<1-2m1 chip BB/MAC/RFMiniPCI1394/USB2.0250mW§12 13UWB Technology – MB-OFDM(1/4)MB-OFDM是将频谱分成14个频带，每个频带间隔为528MHz。
定义了5个频带组并允许结构化扩展3432MHz3960MHz4488MHz5016MHz5544MHz6072MHz6600MHz7128MHz7656MHz8184MHz8712MHz9240MHz9768MHzBand#1Band#2Band#3Band#4Band#5Band#6Band#7Band#8Band#9Band#10Band#11Band#12Band#13Band Group 1Band Group 2Band Group 3Band Group 4Band#14Band Group 510298MHzMandatoryOptionalOptionalOptionalOptional§13 14UWB Technology – MB-OFDM(Cont’d 2/4) MBOA的特点：Ø频带利用率高Ø多个频率子带并列Ø避开了某些频带，灵活配置345678910 11345678910 11GHz§14 15UWB Technology – MB-OFDM(Cont’d 3/4)§15 16PHY ProposalSpecs StableStandards & Standards & Technology CreationTechnology Creation 7/03 2/04 9/04 Q105 Q205 Q405– Q206 …ProductizationProductizationMulti-Vendor Multi-Vendor InteroperabilityInteroperabilityIC Development IC SamplesMAC Sim / Dev C & I ProgramComponentsEcosystemEcosystemFormationFormation Corporate R&DTechnologyTechnologyDemonstrationDemonstration(Intel Developers Forum)(Intel Developers Forum)Development PlatformBusiness Groups EngagedCommercialCommercialDeploymentDeploymentProduct DevelopmentUWB Technology – MB-OFDM(Cont’d 4/4)§16 17UWB Technology – PPM§17 18组织－－Two Alliance of UWB(DS-UWB & MB-OFDM)MBOA (Multiband OFDM Alliance)§Formed in July 2003§Over 170 companiesMarch 05: MBOA-SIG merged with WiMedia AllianceWiMedia-MBOAUWB FORUM§Formed in late 2004§Over 100 companies§18 19组织－－WiMedia AllianceØWireless USB:无无线线USB；； ØWireless 1394:无无线线1394；； ØApplication Profile:应应用用层协议层协议子集；子集； ØDLNA compliant: DLNA兼容，兼容，DLNA是数字化客是数字化客厅厅网网络联络联盟的盟的缩缩写写（（Digital Living Network Alliance）；）； ØPAL:协议协议适适应层应层,（（Protocol Adaption Layer）；）； ØUPnP/IP:即插即用多媒体即插即用多媒体IP；； ØWimedia Convergence Platform: Wimedia汇汇聚平台。
聚平台Wimedia是无是无线线多媒体的多媒体的缩缩写（写（Wireless Multimedia）；）； §19 20Ø负责制定Wireless USB specification. 组织－－WUSB 实施者论坛（WUSB-IF)§20 21Ø2005年7月，在美国加州举行的第一届无线USB(WUSB)开发商大会上，USB实施者论坛(USB-IF)正式发布了无线USB 1.0版规范，无线USB规范采用了WiMedia联盟的MB-OFDM超宽带MAC和PHY，其设计目的是达到与有线高速USB相当的速度：3米距离时传输速率为480 Mbps；10米距离时为110 MbpsUWB物理层芯片的功耗预计为130到160毫瓦，首批能互操作的芯片和设备将于年底面市组织－－WUSB 实施者论坛（WUSB-IF)§21 22组织－－IEEE802.15 IEEE802.15WPANIEEE802.15.1.以蓝牙标准为基础.速率732kbps .范围：10m.频带：2.4GHz ISM频段 IEEE802.15.2.研究共存模型和机制.WLAN与WPAN之间的冲突和共存情况研究 IEEE802.15.3速率10~55Mbps范围在30~50m 频带：2.4GHz ISM频段IEEE802.15.3a非 常 高 的 数 据 率 110~480Mpbs范围小于10m频带：3.1~10.6GHzIEEE802.15.4低功率消耗速率：20~250kbps范围：10~75m频带：2.4GHz、915MHz和868MHz频段 §22 23Ø2004年第二季度，Freescale推出了首款经FCC认证的UWB芯片组XS110。
ØFreescale公司计划在年底与Icron公司合作开发出基于第二代UWB套片XS660的无线USB产品Ø2005年6月，海尔宣布率先推出首个基于此芯片组的商用产品，并在Freescale技术论坛上展示了这种支持UWB技术的数字机顶盒和37寸LCD HDTV，并将分别在年底和明年初在中国和美国上市相关产品情况－－US-UWB（1/2)§23 24Ø与Freescale 合作的其他公司还有：qGlobal SunqUniversal Scientific IndustrialqGemtek 主要开发平反显示和媒体服务器q环隆电气与其合作开发1394模块，适合各种家用环境的视频流、数据流应用系统以及无线接入系统，初期的消费性产品包括大型显示屏、数字录像机和set-top box 等q……相关产品情况－－US-UWB（Cont’d 2/2)§24 25Ø2005年7月，美国General Atomics 公司的Spectral Keying UWB芯片通过FCC认证，该芯片组把一个UWB收发器与RF基带和MAC整合在一起，主要面向流媒体和USB应用ØPhilips将推出一款采用90nm工艺，基于ARM7的WUSB终端设备(MAC)，它包括一个第三方PHY。
ØNEC也推出一个选用第三方PHY的自主MAC,并表示自己的PHY正在开发中相关产品情况－－MB-OFDM(1/3)§25 26Ø2005年3月，Staccato 已经推出一个Ripcord UWB开发套件（SC3100D)，包括一个UWB芯片及FPGA内实现的MAC，软件及用户开发平台Ø之后，富士通与Staccato合作，用SC3100D开发数码相机的无线USB系统Ø Ripcord UWB开发套件已经升级为SC3111DØ2005年8月，Wisair的UWB开发套件DV9100，包括全向或定向UWB天线和MBOA PHY/MAC，其中MBOA PHY/MAC可以通过以太网或USB1.1接口访问，到年底其速率可达480Mbps,到2006年1季度能提供一种单芯片产品相关产品情况－－MB-OFDM(2/3)§26 27英国剑桥的Artimi公司展示了其第一款器件——面向UWB的采用电力线技术的双模无线或电力线单芯片解决方案RTMI-100该公司称这款芯片采用0.18微米SiGe BiCMOS工艺制造，PHY的传输速率达800Mbps,已于2005年第二季度出样品,下半年量产它还提供RTMI100 Mini PCI开发软件。
相关产品情况－－PPM§27 28CalculationØ标准之争刚刚开始.ØDS-UWB在投入市场的时间方面优于MB-OFDM，但大的vendor有限ØFCC 认证的方面至少有2/4来自于MBOAØMAC层以上，MB-OFDM有一定优势Ø应用方面主要集中在无线USB和音视频多媒体设备Ø国内的应用－－Haier§28 29Freescale的套片XS110•Data rates of 29, 57, 86 and 114 Mbps•Support for IEEE 802.15.3 streaming media protocol•Enables wire-like high definition video applications•750 mW ~ 3.3V power consumption•Co-exists with IEEE 802.11b/a/g, Bluetooth™ technology, global positioning system (GPS) and all United States-based wireless systemsBuilt using low-cost 0.18 µm CMOS and SiGe technology XS110§Return§29 30FCC认证的UWB芯片Ø2004年3月，飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor) 得到FCC的认证，可以对其DS-UWB技术的XS110芯片组进行商业化应用。
Ø？？Staccato，Intel公司Ø2005年7月，美国General Atomics 公司的Spectral Keying UWB芯片组通过FCC认证Ø2005年8月，美国Wisair公司的UWB芯片套件DV9100获FCC 认证，它是继General Atomics 公司之后第四个获FCC 认证的数据通信解决方案§Return§30 31SC3111DRipcord™ Development Kits SC3111D – Staccato's Ripcord™ Wireless USB Development Kit includes a 0.11µm CMOS WiMedia PHY, WiMedia MAC, WUSB firmware, associated software, and a selection of UWB antennas. The SC3111D's small size of 6.5x10 cm (2.5x4 inches), includes SDIO 1.1 Device and USB 2.0 Host and Device interfaces and operates in the 3.1-4.8GHz spectrum. § Return§31 。
