什么是UWB

UWB是指UltraWide-Band（超寬帶），是一種新型的無線通信技術。在頻譜范圍內(nèi)，盡管使用無線通信，但其數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到每秒數(shù)百兆比特。 UWB技術利用超寬的基帶脈沖，具有極寬的頻譜進行通信，因此也被稱為基帶通信技術和無線載波通信技術。主要用于低攔截率/低探測率的軍用雷達、定位和通信系統(tǒng)。

UWB特點

UWB技術解決了困擾傳統(tǒng)無線通信技術多年的主要傳播相關問題、厘米級定位精度等優(yōu)點。

1、系統(tǒng)結構的實現(xiàn)比較簡單。當今無線通信技術使用的通信載體是連續(xù)的電波。載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化，利用載波的狀態(tài)變化來傳輸信息。 UWB 技術不使用載波，而是通過發(fā)出窄的納秒非正弦波脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號。 UWB 系統(tǒng)發(fā)射器直接以小脈沖驅動天線，無需傳統(tǒng)收發(fā)器所需的上變頻，因此不需要功率放大器或混頻器。 UWB 系統(tǒng)允許使用成本非常低的寬帶發(fā)射機。同時，在接收端，UWB系統(tǒng)接收機也不同于傳統(tǒng)接收機，不需要中頻處理，因此UWB系統(tǒng)結構的實現(xiàn)比較簡單。

2、民用財產(chǎn)的高速數(shù)據(jù)傳輸一般要求UWB信號的傳輸范圍在10m以內(nèi)。根據(jù)修改后的信道容量公式，民用貨物數(shù)據(jù)傳輸速率可達500 Mbit/s。 UWB技術是實現(xiàn)個人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想的調(diào)制技術。 UWB 技術為高速數(shù)據(jù)傳輸交換了非常寬的頻率帶寬，并且不會單獨占用已經(jīng)擁擠的頻率資源，而是共享其他無線技術使用的頻段。在軍事應用中，UWB技術可以利用巨大的擴頻增益來實現(xiàn)低遠距離攔截率、低檢測率、高安全性和高速數(shù)據(jù)傳輸。

3、低功耗UWB系統(tǒng)采用間歇脈沖發(fā)送數(shù)據(jù)。脈沖持續(xù)時間很短，一般在0.20~1.5ns之間，占空比很低，系統(tǒng)功耗很小。高速通信時，功耗從幾百微瓦到幾十毫瓦。民用UWB設備的功率一般是傳統(tǒng)手機所需功率的1/100左右，藍牙設備所需功率的1/20左右。軍用UWB無線電的功耗也非常低。因此，UWB 設備在電池壽命和電磁輻射方面比傳統(tǒng)無線通信設備具有很大的優(yōu)勢。

4、高安全性UWB技術作為通信系統(tǒng)的物理層技術，具有天然的安全性能。由于UWB 信號通常在非常寬的頻帶上傳播信號能量，對于一般通信系統(tǒng)，UWB 信號相當于白噪聲信號，并且在大多數(shù)情況下，UWB 信號的頻譜密度功率低于自然電子噪聲。難以從電子噪聲中檢測脈沖信號。通過編碼對脈搏參數(shù)進行偽隨機化后，脈搏檢測將更加困難；需要對腔體濾波器、介質濾波器有較高的要求，特別是小體積的介質濾波器。

5、多徑解析能力強。由于常規(guī)無線通信中的大部分射頻信號是連續(xù)信號或者其持續(xù)時間遠長于多徑傳播時間，多徑效應限制了通信質量和速度。短時間和非常小的占空比，多徑信號在時間上是可分離的。如果多徑脈沖在時間上重疊，則多徑傳輸?shù)拈L度必須小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于多徑脈沖信號在時間上不重疊，因此很容易將多徑分量分開，以充分利用傳輸?shù)男盘柲芰俊４罅繉嶒灡砻鳎诔Ｒ?guī)無線電信號多徑衰落深度為1030dB的多徑環(huán)境中，超寬帶無線電信號的衰落最大小于5dB；對寬帶晶體濾波器的提出來更高的要求。

6、定位精準脈沖脈沖定位精度高。采用UWB技術，很容易實現(xiàn)定位和通信的融合，這是傳統(tǒng)無線電難以做到的；對位精度高系統(tǒng)需要用到高穩(wěn)晶振和低相噪晶振的恒溫晶振。

UWB技術穿透能力強，可以準確定位室內(nèi)和地下，而GPS（全球定位系統(tǒng)）只能在GPS定位衛(wèi)星的可視范圍內(nèi)工作。與提供絕對地理位置的GPS 不同，超寬帶無線電定位器可以給出相對位置，其定位精度可以達到厘米級。此外，超寬帶無線電定位器的價格更經(jīng)濟；時頻模塊,授時守時模塊,時鐘模塊對定位精度高的系統(tǒng)有交大量的需求。

7、工程簡單低成本在工程實現(xiàn)方面，UWB技術比其他無線技術簡單得多，可以完全數(shù)字化完成。您只需要以數(shù)學方式產(chǎn)生脈沖并調(diào)制脈沖，就可以將執(zhí)行上述過程所需的電路集成到一個芯片中，設備成本非常低。 UWB 系統(tǒng)發(fā)送和接收窄納秒非正弦脈沖，并在不使用正弦載波的情況下直接調(diào)制。接收端可以通過相關設備直接實現(xiàn)信號檢測。這樣，收發(fā)器不需要復雜的載波頻率調(diào)制。解調(diào)電路和濾波器只需要數(shù)字方法就可以產(chǎn)生窄的納秒非正弦波脈沖。因此，使用UWB技術可以大大降低系統(tǒng)的復雜度，減小收發(fā)器的體積，降低收發(fā)器的功耗，并且易于數(shù)字化和采用軟件無線電技術。

應用場景

UWB應用主要適用于接入管理、定位服務和設備間通信三個場景。三大應用場景主要面向智能家居與辦公、智慧城市、智慧交通、消費電子、新零售、消費醫(yī)療等領域。免提門禁是利用超寬帶技術進行門禁管理。當有人靠近門時，會自動檢測識別完成開鎖，取代傳統(tǒng)指紋密碼需要交互接觸的應用場景；定位服務（Location-based services）是基于UWB在多徑下的高穿透性和穩(wěn)定的傳輸性能，實現(xiàn)精確的室內(nèi)定位和大數(shù)據(jù)分析；設備互聯(lián)（P2P應用）主要用于設備之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，如視頻會議通話、V2X自動駕駛、AR/VR游戲、遠程支付等。