Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 射頻/無線
 
 
射頻/無線  

為手機添加超寬頻 拓展無線連接能力

上網時間: 2008年09月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:ultrawideband  超寬頻  手機 

由於許多公司致力於開發具備電子郵件、即時通訊和基本辦公應用功能的商務手機,今天的手機變得愈來愈難與PC區分。這些功能與豐富的音訊和多媒體應用正成為普通手機的標準配備。但導入這些功能也帶來了不小的挑戰。

在將手機作為筆記型電腦的替代產品時,會為手機帶來體積和重量方面的問題──而這些正是手機之所以成為‘手持產品’的基礎。手機的螢幕和鍵盤都很小,它幾乎容不下筆記型電腦的各種有線連接裝置。

超寬頻(UWB)技術則能讓手機具備無線連接週邊設備的能力,這些週邊設備過去是為有線連接設計,特別是外接硬碟和顯示器等寬頻寬週邊設備連接,均需要UWB的高性能,才能使這些週邊設備充分發揮效能。

作為UWB的無線建置方案,無線USB(WUSB)已開始應用在這些產品中,採用WUSB的產品已開始問世。

為了替手機提供一種可行方案,UWB的軟硬體必須與手機內部其他射頻協調運作。UWB模組必須成本低、體積小,且必須提供最佳的性能和功耗水準。

圖1:手機PAN無線連通的潛在應用。
圖1:手機PAN無線連通的潛在應用。

UWB共存

5GHz以下的無線頻譜正變得日益擁擠。基本速率藍牙、802.11和可能的WiMax服務都採用2.4GHz頻段。諸如WiMax和LTE等現有和未來的行動服務已被建議安排在3到5GHz。

當把UWB方案整合到手機時,有三種值得關注的共存情況:手機受到來自鄰近非共址射頻的UWB干擾;手機受到共址UWB射頻的UWB干擾;其他射頻為UWB接收器帶來的干擾。

為解決這些問題,可使用三種技術:使UWB僅工作在高於6GHz的非交疊頻譜;強化濾波和頻譜整形,以便將UWB帶外輻射(頻分共存)最小化;協調手機內各射頻的訊號,必要時可對UWB傳輸做‘空白(blank)’(時分共存)處理。

UWB WiMedia標準定義了14個528MHz頻寬正交頻分多工(OFDM)頻段,其中八個工作在6GHz以上。無論單獨(定頻)或成組(跳頻)使用,每個頻段都可提供完整功能。

當有干擾時,WiMedia射頻提供了幾項技術以改善UWB射頻性能。基於OFDM的設計透過把資料分散到128個528MHz頻寬的頻帶,因而對窄頻干擾具有抗干擾能力。另外,WiMedia提供時間-頻率間插,可將資料分散在不同的528MHz頻帶和發射時間中。

當運作於6GHz以上時,UWB訊號對其他射頻的影響將可最小化。該技術還簡化了可用以隔絕UWB和非UWB訊號的濾波設計。該方法同時能良好地與目前和待核准的USB規範共同運作,包括全球性的1.75GHz公共頻譜,以及用於UWB設備、具有方位感知且能使其發射滿足管控要求的4.6GHz頻譜。

UWB為採用寬頻提供寬通道的簡單、高功效射頻設計提供了可能性。

目前,多家供應商已展示了具有100到200Mb/s性能的系統,並擘畫了透過高速藍牙等未來協議實現更高速率的前景。這些速率可帶來非常高的能效。現有藍牙方案具有極佳的待機功耗指標,它有可能繼續成為諸如與手機和鍵盤等低速連接的首選方案。

在LAN而非PAN連接中,Wi-Fi方案被廣泛使用且已經過最佳化。然而,對諸硬碟和顯示連接等許多非LAN應用來說,Wi-Fi的現實性能正受到挑戰。802.11n承諾提供比802.11g高得多的吞吐率,但由於體積和成本等因素,該優勢在手機中不太可能實現。多輸入多輸出(MIMO)應用所要求的天線間距對手機來說是另一個問題。

基於WiMedia的UWB比現有的非MIMO藍牙或Wi-Fi方案性能高得多,更適合手機使用。現有的WiMedia具有可與802.11相比的功耗,但其更高的吞吐率卻可實現更高的功效。

標準和方案趨於成熟

消費性WUSB產品已問世一年多。遺憾的是,一些初期產品在範圍和性能方面有相當嚴重的問題。大部份這些產品都是在WiMedia和USB-IF推出認證服務前問世的。

在完整認證服務推出後,現在已經有成熟且經過充分考驗的認證程式,在認證過程中,會定期舉行面對面的溝通,並進行正式認證和互通作業性測試,同時也還進行旨在鼓勵尚在開發中產品儘早著手進行認證工作的正式認證。

許多UWB供應商正在進行其第二或第三代矽晶片設計。目前典型的矽晶片產品可在5m距離內提供可靠的480Mb/s無線連接,在低資料速率時距離可超過10m。

在PC應用中,高整合的PCI Express WUSB配接器卡正在引領超過200Mb/s的應用性能發展潮流。戴爾、聯想、NEC和東芝等供應商已開始提供配備高性能WUSB射頻的筆記型電腦,帶動了性能提升及相容WUSB週邊設備的發展。

未來的協議發展將進一步提升WUSB的性能和可靠性。USB-IF開發中的下一版WUSB(WUSB 1.1)預計將改良吞吐量(480Mb/s及未來性能更高的UWB實體層)和能效。與諸如近場通訊等對手機友善的技術搭配使用後,UWB還可支援更新、更簡單的安全能力。

高速藍牙和WiMedia自有的IP Networking技術也預期於2009年初完成。由於不受需支援傳統有線USB設備要求的制約,它們可顯著提升吞吐量、改進功耗。

在手機應用中,利用UWB高速藍牙特別引人注目。在該應用模式中,現有的低功耗藍牙射頻提供了永遠連線的連接。低功耗連接訊號根據執行於手機上應用的需求啟動/關閉WUSB射頻。這種處理提供了2.4GHz藍牙和WiMedia UWB的最佳特性、兼具擁有最高能效的低功耗永遠連線能力,以及比傳統藍牙吞吐量高出150倍的兩項好處。

作為藍牙高速通道的UWB還具備另一項優勢──共存能力。雖然在藍牙標準中,802.11也被提議為一種替代高速通道,但採用802.11會加重2.4GHz頻段的擁堵,導致實際性能遠比802.11實體層所宣稱的可能速率低。

透過提供低功耗、高性能無線PAN連接,UWB將可支援手機和PC應用功能的融合。隨著管控標準的問世,作為藍牙應用的一種高速通道,工作在6GHz以上的UWB將簡化其在手機中的應用,並規避了2.4GHz頻譜的擁堵。這意味著更多UWB產品將為高性能、高功效和低成本應用提供獨特的能力。

作者:Mark Moore

聯合創辦人兼技術長

Artimi公司





投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 為手機添加超寬頻 拓展無線連接能力
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首