UWB精確定位的無線技術(shù)標準

　　超寬帶(UWB)是一種無線通信技術(shù)，伴隨美國FCC無許可頻譜的分配應(yīng)運而生，它可用于任何一類通信系統(tǒng)，正如窄帶、基于載波的或擴頻技術(shù)可用于任何一類系統(tǒng)一樣。在任何情況下，總會有這種或那種傳輸技術(shù)的特性更適合于某些類型的系統(tǒng)。訣竅在于找出哪些類型的應(yīng)用特別適合于某一特定技術(shù)。

　　如果將超寬帶技術(shù)與現(xiàn)有的、已確立的標準相比，你會發(fā)現(xiàn)兩個特別有意思的領(lǐng)域。一個是極短距離、極高數(shù)據(jù)率的系統(tǒng)(正由802.15.3a小組進行標準化)。另一個是較長距離/較低功率、低數(shù)據(jù)率的系統(tǒng)�？偟膩碚f，數(shù)據(jù)率及距離可以通過信號處理增益來折衷。

　　2002年11月，IEEE著手進行一項行動來調(diào)查“UWB頻譜的另一端：針對低數(shù)據(jù)率的應(yīng)用”。這些低數(shù)據(jù)率系統(tǒng)屬于802.15.4的范疇，該標準是IEEE公布的一項已經(jīng)確立的標準, 已被Zigbee聯(lián)盟采用。采用該標準的產(chǎn)品已經(jīng)開始向無線傳感器及控制應(yīng)用領(lǐng)域付運(www.zigbee.org)。

　　但是， IEEE研究小組802.15.4a最近成立，致力于建立一個新的物理層(PHY)規(guī)范，它有可能替代802.15.4規(guī)范中已定義的868與915MHz及2.4GHz 物理層規(guī)范。新的PHY旨在實現(xiàn)功能、性能及距離上的改善以適應(yīng)應(yīng)用的不斷發(fā)展變化。


　　目前，側(cè)重點是精確定位功能，它被視為802.15.4的關(guān)鍵新增功能，并且是改善非視距性能的關(guān)鍵。必須強調(diào)的是，802.15.4a研究小組剛剛開始工作，依照IEEE標準流程，它需要先獲得批準方可創(chuàng)建任務(wù)小組，然后才能開始對特定PHY技術(shù)進行評估。但UWB無疑將是個重要候選技術(shù)，因為它可輕松地提供精確定位能力，能適應(yīng)需求不斷發(fā)展變化。

　　對于UWB系統(tǒng)，位置可從一個設(shè)備至多個固定參考點的信號傳輸時間推算出來。定位估算的精度受限于交叉曲線的寬度，而曲線寬度又是信號抵達參考點的時間不確定性的函數(shù)。有多種機制可以用來提供此參數(shù)中小的不確定性。

　　采用極短脈沖的系統(tǒng)中，時間不確定性與脈沖的寬度成正比(1納秒的脈沖約相當于1英尺不確定性，因為這是1納秒內(nèi)電磁輻射在自由空間中傳播的距離)。

　　占據(jù)約2GHz頻譜的UWB信號足夠短了，可以實現(xiàn)良好的定位精度。此外，除了UWB之外，還有多種技術(shù)都可能被提出來。IEEE開放的技術(shù)辯論過程將被用來選擇哪一種技術(shù)構(gòu)成未來802.15.4a PHY的基礎(chǔ)。

　　802.15.4a研究小組已經(jīng)用了六個月的時間來聽取應(yīng)用及需求，根據(jù)項目時間表，現(xiàn)在應(yīng)該起草相關(guān)文檔，反映技術(shù)需求和所提交應(yīng)用的選擇標準。假設(shè)對該技術(shù)的興趣及市場動力持續(xù)增長，預(yù)計一個正式的任務(wù)小組將于今年5月形成，而且有可能在2005年中后期批準一項標準。

　　本文截稿之時，已有14家公司向802.15.4a研究小組提交了應(yīng)用建議。這些公司代表著消費類電子產(chǎn)品廠商、系統(tǒng)集成商、半導(dǎo)體及技術(shù)公司及兩家非盈利性組織。

　　值得一提的是，三星電子及Staccato Communications提出了“智能家庭”應(yīng)用，它包含多個分布密集的無線網(wǎng)絡(luò)控制器、傳感器及執(zhí)行器節(jié)點，用于環(huán)境控制、能源管理、保安及身份鑒定和緊急情況監(jiān)控及安全。

　　這些應(yīng)用與TI、意法半導(dǎo)體和 General Atomics提出的工業(yè)及醫(yī)療應(yīng)用相似。最后，由商業(yè)和公共事業(yè)團體(如芝加哥的緊急情況管理辦公室)提出的第三組應(yīng)用，要求用精確定位來進行人員跟蹤，以預(yù)防誘拐兒童及援助受困的消防員。