UWB

1. 개요

2. UWB의 원리

 2.1 협대역/광대역 방식 

 2.2 초광대역 방식

3. UWB 규격 및 비교

4. UWB 특징

1. 개요

 - 기존의 스펙트럼에 비해 매우 넓은 대역에 걸쳐 낮은 전력으로 대용량의 정보를 전송하는 무선통신 기술

 - UWB(Ultra Wide Band:초 광대역) 무선기술은 디지털 부호 정보를 Nano Second 이하의 매우 짧은 폭을 가지는 Impulse 신호로 변환해서 무선으로 전송하는 기술

 - 광통신과 같은 수백 Mbps의 초고속통신이 가능하며, 매우 낮은 송신전력의 사용으로 장기간 배터리 사용 가능, 송/수신 장치도 획기적으로 소형화할 수 있어 기존의 무선통신 한계를 극복할 수 있는 기술로 기대되고 있음

2. UWB의 원리

 2.1 협대역/광대역 방식 

      - 기존의 변조방식은 협대역 및 광대역 방식이였음

      - 대역폭이 중심주파수의 1%보다 작으면 협대역(Narrow Band), 1%이상 25%미만이면 WB(Wide Band, 3G cellular 기술), 25%이상이면 UWB

      - 정현파는 어느 특정주파수에서만 큰 값을 가짐

  2.2 초광대역 방식

      - 디지털 정보를 Nano Second 이하의 매우 짧은 폭을 가지는 Impulse 신호로 변환해서 무선으로 전송하는 기술(임펄스를 발생하여 전송한 것을 수신하여 처리하는 방식)

      - 주파수 축상에서 보면 수 GHz(3.1 to 10.6GHz)에 걸쳐 초광대역을 갖는다

      - 디지털 정보는 펄스의 극성과 위치에 의해 부호화된다

      - 반송파, 즉 정보를 변조하는 코사인파를 이용하지 않음(Carrierless)

  2.3 The Transition from narrowband to sideband and Ultra-wideband in the time and frequency

3. UWB 규격 및 비교

  - 주파수 3.1~10.6GHz(USA Spec), Bandwidth 7,500MHz

  - 출력이 -41dBm/MHz로 제한, 다른 가전기기 EMI 노이즈 레벨의 1/500 수준

  - 전송속도: 480Mbps

  - 전송거리 10m

  - 용도: PC의 대용량 데이터를 프린터에 고속전송/인쇄, HDTV 동영상을 PC에 전송/저장, 디지털 카메라로 찍은 정지화상을 프린터로 전송

  - 타기술과 비교             

	Distance range(m)	Frequency	Channel width	Throughput
UWB	Up to 50	3.1 to 10.6GHz	The same	Hundreds of Mbps
802.11b	100	2.4GHz	80MHz	Up to 11Mbps
802.11a	50	5 GHz	200MHz	Up to 54Mbps
Bluetooth	10	2.4GHz		UP to 1Mbps

4. UWB 특징

  가. 송수신기의 소형화, 저전력화, 저가격화

     - 기존의 무선통신 방식은 heterodyne 방식을 이용하는 반면에 UWB 시스템은 기저대역에서의 직접 변환에 의한 homodyne방식을 사용하므로 협대역 통신방식과 달리 송/수신기에서의 주파수 천이 과정이 필요치 않으므로 상대적으로 구조 간단

     - 송/수신기 구조 비교

 나. 높은 주파수 전송량

    - 기존 시스템보다 더 낮은 비용과 전력 소비로 훨씬 넓은 주파수 대역을 이용하여, 높은 spatial capacity를 제공할 수 있다

 다. 멀티패스에 강인

    - UWB 시스템은 매우 짧은 펄스(수십 pico~ 수 nano)를 이용하여 통신을 하기 때문에 직접파와 반사파의 경로 도달거리가 조금만 차이가 나도 두 신호는 서로 구분 가능, 상호 간섭을 야기하지 않게 된다.

 라. 기존 협대역 시스템과의 주파수 공유

   - 저전력의 송신전력을 넓은 대역에 걸쳐서 송신하기 때문에 협대역 시스템 관점에서 UWB 전력 스펙트럼을 보면 기저 대역 잡음과 같이 보임, 그러므로 기존 협대역 시스템에 심각한 장애를 야기하지 않고 동일 대역을 공유할 수 있음

 마. 정밀한 위치 인식 및 추적이 가능

    - 매우 짧은 펄스를 이용한 Radar 시스템에서 진화하여 통신에 적용된 방식으로 짧은 펄스에 의한 분해능을 이용하여 Centimeter level의 정밀도를 구현할 수 있음

<References>

http://ixbtlabs.com/articles2/uwb/

http://www.ausairpower.net/AC-0900.html

http://www.vlsiegypt.com/home/?p=518

http://flylib.com/books/en/4.101.1.16/1/

http://www.kumnong.co.kr/wwwboard-3.0.1/data/kumnote/kgy_UWB.pdf