UWB的起源与现状

1960年代,人们首次开发出UWB,将其用于雷达应用。后来,该技术经过调整,用作正交频分复用(OFDM)技术,并在IEEE.15.3中标准化为速度高达480 Mbps的超高数据速率传输技术。在这个容量方面,该技术与WiFi直接竞争,但WiFi很快使其数据传输功能相形见绌,使得UWB在传输用例中退居二线。基于脉冲无线电技术,UWB的下一个角色则成功得多。如IEEE 802.15.4a中指定的,它使用2ns脉冲来测量飞行时间和到达角的值。不久后,其安全功能通过IEEE 802.15.4z中指定的扩展得到增强(在PHY/RF级别),这使其成为独特的安全精密测距和感应技术。

使用智能手机作为智能钥匙来进入和启动汽车的想法极具吸引力,因此,汽车和智能手机行业的领先企业纷纷积极参与,在802.15.4z标准中定义安全机制。UWB为何能够以如此高的精度处理这么重要的用例?让我们来探索一下该技术的背景和环境。

什么使UWB成为与众不同的无线技术

与大多数无线技术不同,超宽带(UWB)通过脉冲无线电工作。它在宽频带上使用一系列脉冲,因此有时也被称为IR-UWB或脉冲无线电UWB。相比之下:卫星、Wi-Fi和蓝牙在窄频带上使用调制正弦波来传输信息。

UWB脉冲具有多个重要特点。首先,它们陡而窄,看起来像尖峰一样,即使是在嘈杂的通道环境中,也很容易识别。此外,与WiFi或BLE等其他技术相比,对于ToF测距,UWB脉冲更适合密集多径环境。由于主信号路径旁的对象会引起反射或中断,通过多个路径到达接收器的无线电信号在IR-UWB系统里很容易与主信号区分开来。但这件事在窄带系统里却非常耗时和困难。

UWB在无线电频谱的其他部分工作,远离聚集在2.4 GHz周围的繁忙ISM频段。用于定位和测距的UWB脉冲在6.5和8 GHz之间的频率范围内工作,不会干扰频谱其他频段发生的无线传输。这意味着UWB能够与现在最流行的无线形式共存,包括卫星导航、Wi-Fi和蓝牙。

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