据日经BP社报道,英特尔于2月28日在该公司主办的开发商会议“Intel Developer Forum(IDF)Spring 2002”上公开演示了下一代短距离
无线技术“
UWB(超宽带技术)”。主要有如下三大特点:(1)高达数百Mbit/s的高速通信;(2)耗电量为现有
无线技术的1/100以下;(3)较现有
无线技术成本更低。
上图是美国英特尔于2002年4月在“IDF 2002 Spring Japan”上对该技术进行演示时的情景。照片上的两部终端分别是发送器(照片右)和接收器(照片左)。在区区数米的距离内能够以100Mbit/s的速度进行通信。
除英特尔外,美国Time Domain、美国Multispectral Solutions以及美国XtremeSpectrum等公司也在进行
UWB无线设备的开发和生产。这些公司都正在从事军用
无线设备及雷达方面的研发。
UWB是以军用雷达为主要用途,从1960年开始开发的军用技术。
冷战结束后,由于受到军转民潮流的影响,各家企业展开了游说活动,以便解除对
UWB的民用禁令。
UWB的最终解禁是2002年2月14日。这一天美国FCC(美国联邦通信委员会)准许该技术进入民用领域,用户不必进行申请即可使用。
UWB为什么主要用于短距离无线通信?
UWB此前并非只是因为军事上的原因才无法进行民用的。其主要原因在于
UWB所特有的“超宽带”特点。
在基于
UWB的通信中所必须的频带宽度相当大,从500MHz直至数GHz。比如,英特尔的试制机使用的就是从2GHz频带至6GHz频带之间的4GHz带宽。也许有很多人不清楚这个带宽到底有多大,但是模拟手机使用的带宽仅为30kHz,甚至连采用同时使用多个带宽的OFDM(正交频分复用)技术进行高速通信的IEEE802.11a所使用的带宽也只不过是18MHz(日本标准)。
但实际上并不存在空闲如此之宽的频带。所以,无论怎么做,总是要出现与现有
无线技术所使用的频带相互重叠的部分。可以说这不是一项进行频带分配,而是一项以共享其他
无线技术使用的频带为前提的
无线技术。
当然,还存在着用户申请的壁垒。IEEE802.11a和11b等
无线LAN产品,用户不必申请许可即可使用。如果只能购买而不能使用的话,那么就不可能得到普及。因此对于
UWB而言,不可或缺的是解禁必须以免除用户申请为前提。
最终,2002年2月FCC准许
UWB技术进入民用领域的条件就是:“在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz(换算成功率则为1mW/MHz)的条件下,可将3.1GHz~10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和
无线数据通信”。
发射功率的大小决定其传输距离。据英特尔按照FCC的规定而进行的演示结果显示,对于10米以内的距离,
UWB可以发挥出高达数百Mbit/s的传输性能,但是在20米处反倒是IEEE802.11a/b的
无线LAN更好一些。也就是说,既然
UWB将与现有
无线技术共存,就不会被用于长距离传输。
UWB实质上是短小精悍的“脉冲”
之所以需要如此的带宽,是因为
UWB是与手机和
无线LAN等现有
无线通信完全不同的方式。
现有的
无线通信为了划分频带而使用“载波”。载波的频率和功率在一定范围内变化,从而利用载波的状态变化来传输信息。
而
UWB则不使用载波。它使用“脉冲”信号进行信息传输。所谓脉冲,就是指产生和消失时间极其短暂的瞬间电流。而
UWB方面,其产生和消失时间仅为数百微秒至数纳秒以下。1毫秒是1/1000秒,1微秒是1/1000毫秒,1纳秒相当于1/100微秒。由于在1纳秒的时间里光也只能传播约30cm的距离,可见这种脉冲非常之短。
如果将这种脉冲按频率来分析,则可以将其分解成多种频率的波(正弦波)段。由于是肉眼看不见的电波,因此难以直观地进行把握,但正如可利用棱镜对光进行分解、得到各种波长的光一样,也可以使用类似的方法进行分析。
如果减小脉冲的长度,那么频带宽度的增加将与时间成反比。在使用脉冲传送信号时,脉冲长度越小,单位时间内传送的信号就越多。反过来说,带宽越宽就能够传送更多的脉冲。不仅速度可以提高,而且还能有效地降低耗电量。由于加电时间极其短暂,因此平均耗电量很低。
会产生微弱的噪音干扰
不过,麻烦的是,包含高达数GHz频带的频率成分的脉冲对于其他
无线通信而言,只是干扰通信的噪音而已。FCC在充分考虑干扰的危害性之后,才最后决定解除对
UWB的民用禁令。但是美国国防部和航空界至今仍然认为可能会造成干扰。看来即使在
UWB的发祥地--美国,人们的意见也并不统一。
目前在日本国内的情况是,即没有充分的实证性数据,也没有在日本电波法这一框架下对如何使用
UWB进行讨论。日本总务省的观点是:“美国和日本的国情不同。无法直接照搬美国标准”。
现在令人担心的是,
UWB会干扰到利用来自宇宙的微弱电波进行观测的电波天文台。美国的电波天文台大多设立在以沙漠为主的无人地区,而日本的电波天文台有的就设置在离民房和道路不远的地方。虽然可以通过更新设备来调整频带,但不管怎么说都需要耗费较长的时间。
一旦获准,就将用于个人电脑
在以上分析的基础上,我们来预测一下
UWB一旦在日本得到批准后,在个人电脑上的应用前景。毫无疑问,核心问题是硬件与软件的支持。
硬件方面,美国Time Domain公司和美国Multispectral Solutions公司已经达到了即将开始提供
UWB芯片组工业样品的阶段。估计最快将于2004年进行正式投产。
最有可能的情况是:将
UWB集成到个人电脑芯片组中。目前,英特尔正在进行研究和开发,以便将其配备于芯片组中。这是因为与使用载波的
无线技术不同,由于脉冲发生的电路结构简单,因此相对来说比较容易在芯片组中集成。
英特尔总裁保罗