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抛砖引玉, 窥见UWB

作者:智汉科技 日期:2021-08-30 09:16:48 点击数:598

UWB技术由来已久,起初用于军事雷达应用。自iphone11手机上使用了UWB技术后,UWB又重新“火”了。让我们一起来认识一下 UWB 吧!

一.UWB技术原理
超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。UWB实质上是以占空比很低的冲击脉冲作为信息载体的无载波扩谱技术,它是通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制。典型的UWB直接发射冲击脉冲串,不再具有传统的中频和射频的概念,此时发射的信号既可看成基带信号(依常规无线电而言),也可看成射频信号(从发射信号的频谱分量考虑)。

抛砖引玉, 窥见UWB(图1)

FCC(美国联邦通信委员会)为UWB分配了3.1~10.6 GHz共7.5 GHz频带,还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制,将其限定-41.3dBm频带内。

抛砖引玉, 窥见UWB(图2)



UWB的主要指标如下:
频率范围:3.1GHz~10.6GHz;
系统功耗:1mW~4mW;
脉冲宽度:0.2ns~1.5ns;
重复周期:25ns~1ms;
发射功率:<-41.3 dBm/MHz;
数据速率:几十到几百Mb/s;
分解多路径时延:≤1ns;
多径衰落:≤5dB;
系统容量:大大高于3G系统;
空间容量:1000kb/m2。


USB技术优点:

抛砖引玉, 窥见UWB(图3)
二.应用场景:  

1.测距定位
超宽带技术的定位原理:说到UWB定位原理必须先从UWB技术的测距原理说起,双向飞行时间法(TW-TOF,two way-time of flight )每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。


抛砖引玉, 窥见UWB(图4)

UWB定位通过布设基站在室内(外),携带标签在定位目标上;标签发射超宽带信号,基站接收信息并通过网线或WIFI网传输到交换机与服务器,在服务器软件中运用TODA和AOA定位算法进行位置解算,实时显示全局标签位置。目前UWB较常见的定位应用如特殊人员定位管理、室内管廊定位、停车场车辆定位、物资定位、仓储定位等。


抛砖引玉, 窥见UWB(图5)
不同于GPS系统的绝对位置定位,UWB定位是根据UWB基站计算出Tag相对位置.


2.数据传输
UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号,UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率
UWB与其它短距离无线通信的比较:

抛砖引玉, 窥见UWB(图6)

从表中可见,除了在通信距离上UWB比其他三种短距离无线通信方式受限外,在传输速率、发射功率、空间容量、应用范围等方面,UWB都占有较大优势。


3.更安全精确的汽车无钥匙应用
恩智浦半导体推出的一种新型汽车UWB芯片,能够将智能手机转化为车钥匙。据介绍,恩智浦UWB技术提供精确、安全、实时的定位功能,旨在让装有UWB的汽车、手机和其他智能设备具备空间感知能力,使汽车能够准确定位用户的所在位置。用户能够用手机打开车门并启动汽车,无需将手机从口袋或包里拿出,或者通过智能手机实现安全遥控停车。新型UWB集成电路还可通过中继攻击功能最大程度防止汽车被盗。

 抛砖引玉, 窥见UWB(图7)

写在最后:随着UWB技术在Iphone 手机上应用,更多的芯片及软件公司进入到这个领域探索市场,但目前UWB方兴未艾,产业链不够完善,技术标准未统一,产品成本高等问题亟待解决。未来UWB 技术能否像Bluetooth、WiFi 、NFC等技术一样成为高端智能手机标配,被广大消费者接受,发掘出越来越多的应用场景,让我们拭目以待。



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