NXP带你了解超宽带（UWB）工作原理

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    在移动终端、汽车、物联网与工业等广泛的市场中，开发人员一直在积极寻求一种精密的测距技术，来实现精准的室内与室外定位。幸运的是，UWB在近期经过“改造”，成为精确、安全的实时定位技术，优于Wi-Fi、蓝牙和GPS等无线技术。超宽带技术能够实时处理环境信息，如位置、移动及其与UWB设备间的距离，这些信息已精确到几厘米，这为系统增添了空间感知能力，从而将推动一系列激动人心的新应用的开发。为了解UWB的潜力，请务必考虑UWB在测量飞行时间、到达角、尤其是其安全属性方面的独有特点。



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。
    在典型功率级工作时，距离最长可达10米左右。但如果使用较高功率脉冲，UWB的距离甚至可达200米。UWB通信还可以传输数据，其中UWB数据包的有效载荷部分以大约7 Mbps的速率发送数据，并且可以继续加速，最高可达32 Mbps。
    现在，UWB使用调制脉冲序列，持续时间为2ns，非常短。脉冲间距可以相同，也可以不同。脉冲重复频率（PRF）从每秒数十万脉冲到每秒数十亿脉冲不等。通常支持的PRF是62.4 MHz和/或124.8 MHz，分别称为PRF64和PRF128。UWB的调制技术包括脉冲位置调制和二进制相移键控。

改写自 《NXP带你了解超宽带（UWB）工作原理及其非凡的潜力》

https://mp.ofweek.com/im/a945693321526

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