UWB精确定位的无线技术标准

UWB精确定位的无线技术标准

超宽带(UWB)是一种无线通信技术，伴随美国FCC无许可频谱的分配应运而生，它可用于任何一类通信系统，正如窄带、基于载波的或扩频技术可用于任何一类系统一样。在任何情况下，总会有这种或那种传输技术的特性更适合于某些类型的系统。诀窍在于找出哪些类型的应用特别适合于某一特定技术。

如果将超宽带技术与现有的、已确立的标准相比，你会发现两个特别有意思的领域。一个是极短距离、极高数据率的系统(正由802.15.3a小组进行标准化)。另一个是较长距离/较低功率、低数据率的系统。总的来说，数据率及距离可以通过信号处理增益来折衷。

2002年11月，IEEE着手进行一项行动来调查“UWB频谱的另一端：针对低数据率的应用”。这些低数据率系统属于802.15.4的范畴，该标准是IEEE公布的一项已经确立的标准,已被Zigbee联盟采用。采用该标准的产品已经开始向无线传感器及控制应用领域付运(www.zigbee.org)。

但是，IEEE研究小组802.15.4a最近成立，致力于建立一个新的物理层(PHY)规范，它有可能替代802.15.4规范中已定义的868与915MHz及2.4GHz物理层规范。新的PHY旨在实现功能、性能及距离上的改善以适应应用的不断发展变化。

目前，侧重点是精确定位功能，它被视为802.15.4的关键新增功能，并且是改善非视距性能的关键。必须强调的是，802.15.4a研究小组刚刚开始工作，依照IEEE标准流程，它需要先获得批准方可创建任务小组，然后才能开始对特定PHY技术进行评估。但UWB无疑将是个重要候选技术，因为它可轻松地提供精确定位能力，能适应需求不断发展变化。

对于UWB系统，位置可从一个设备至多个固定参考点的信号传输时间推算出来。定位估算的精度受限于交叉曲线的宽度，而曲线宽度又是信号抵达参考点的时间不确定性的函数。有多种机制可以用来提供此参数中小的不确定性。

采用极短脉冲的系统中，时间不确定性与脉冲的宽度成正比(1纳秒的脉冲约相当于1英尺不确定性，因为这是1纳秒内电磁辐射在自由空间中传播的距离)。

占据约2GHz频谱的UWB信号足够短了，可以实现良好的定位精度。此外，除了UWB之外，还有多种技术都可能被提出来。IEEE开放的技术辩论过程将被用来选择哪一种技术构成未来802.15.4aPHY的基础。

802.15.4a研究小组已经用了六个月的时间来听取应用及需求，根据项目时间表，现在应该起草相关文档，反映技术需求和所提交应用的选择标准。假设对该技术的兴趣及市场动力持续增长，预计一个正式的任务小组将于今年5月形成，而且有可能在2005年中后期批准一项标准。

本文截稿之时，已有14家公司向802.15.4a研究小组提交了应用建议。这些公司代表着消费类电子产品厂商、系统集成商、半导体及技术公司及两家非盈利性组织。

值得一提的是，三星电子及StaccatoCommunications提出了“智能家庭”应用，它包含多个分布密集的无线网络控制器、传感器及执行器节点，用于环境控制、能源管理、保安及身份鉴定和紧急情况监控及安全。

这些应用与TI、意法半导体和GeneralAtomics提出的工业及医疗应用相似。最后，由商业和公共事业团体(如芝加哥的紧急情况管理办公室)提出的第三组应用，要求用精确定位来进行人员跟踪，以预防诱拐儿童及援助受困的消防员。