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原创：RF technologies
今天我们来简单学习一下UWB技术。
01 UWB的发展历史
源于军用技术，超宽带(UWB，Ultra Wide Band)技术并不是一件新生事物，它已经有几十年的历史了，但是过去它仅仅应用在军事雷达和定位设备中。2002年2月14日，这项无线技术首次获得了美国联邦通信委员会(FCC)的批准用于民用通信，正式将3.1G~10.6GH Hz频带向作为室内通信用途的UWB开放，从而引起了世界各国的广泛关注。自1998年起，FCC对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，FCC仍开放了UWB技术在短距离无线通信领域的应用许可，这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。
02 UWB的发展前景
有报告指出，到2021年，全球UWB的出货量预计将达到2亿个以上，到 2027 年将超过12亿个。按照其估计，智能手机将在2027年成为UWB的最大应用市场，其次则是汽车、智能家居设备、可穿戴设备、消费者标签和 RTLS B2B。
数据来源：Techno Systems Research
03 什么是UWB技术？
百度百科：
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带宽显示图
UWB的频谱资源
04 UWB的定位原理
目前，常用的UWB测距方法有三种，分别是：
（1）TOF（Time of flight）：通过测量UWB信号在基站与标签之间飞行的时间来实现测距。
（2）TDOA（Time Difference of Arrival）：利用UWB信号由标签到达各个基站的时间差来进行定位。
（3）PDOA（Phase Difference Of Arrival）：利用到达角相位来测量基站与标签之间方位关系。
TOF测距原理图
TDOA测距原理图
PDOA测距原理图
05 UWB的技术指标及特点
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。
室内定位技术对比1
室内定位技术对比2
06 UWB标准组织
每项无线传输技术通常有一个标准组织负责相关标准的制定和技术认证等，比如蓝牙技术联盟、 Wi-Fi 联盟、国际电信联盟等等，在 UWB 技术领域，目前主要有 FIRA 联盟和 UWBA 超宽带联盟两大组织。
FiRa联盟致力于开发和广泛采用可协同操作的超宽带 (UWB) 技术所带来的安全精细测距和定位功能，为用户提供无缝的使用体验。
FiRa联盟的成员主要开发基于 IEEE 802.15.4 标准的UWB安全精细测距技术的产品，跨各种垂直业务领域开发 UWB 技术的应用场景。FiRa联盟与其他行业组织密切合作，例如 IEEE、Wi-Fi 联盟、汽车连接联盟 (CCC) 等，注重在可用的 6-9 GHz 频段中运行的 UWB 用例。
FiRa联盟的成员分为赞助会员、贡献者成员、准会员、采用者成员、测试实验室成员、学术和教育成员这几类，很多都是大家耳熟能详的品牌。
UWB Alliance 超宽带联盟专注于在 802.15.4z 标准下提供有利的监管和频谱管理环境，以最大限度地促进 UWB 市场的增长。超宽带联盟旨在促进各类垂直行业展示 UWB 对物联网和工业 4.0 的价值，在从芯片到服务的整个 UWB 价值链中构建全球生态系统。
此外，超宽带联盟当前在倡导新的频谱，拟在欧洲将 UWB 扩展到 12.4 GHz 以及新兴的更高频段。
07 UWB芯片及模组发展状况
08 UWB技术应用市场
搭载苹果 U1 超宽带芯片的 iPhone 手机之间可以实现快速的文件共享功能，手机靠近内置超宽带芯片的 HomePod mini 智能音箱即可播放音乐、获得个性化聆听建议；与内置超宽带芯片的 AirTag 绑定后，iPhone 便具备了室内精准定位、追踪物品的能力。
小米“一指连”UWB 技术功能演示。手机指向支持 UWB 技术的电风扇，手机上会弹出一个控制卡片，进而实现对风扇的操控，无需实体遥控器，手机也不用再下载单独的 APP。除此以外，小米“一指连”还实现了智能电视投屏、智能门锁靠近即开等操作。
三星Galaxy Note20 Ultra上，通过UWB技术率先实现了如方便文件高效、准确传输的“对准分享”功能。当用户在使用三星Galaxy Note20 Ultra分享文件到另一台支持UWB技术的三星手机时，UWB技术便可以识别出附近可分享的设备，当用户将手机对准要分享设备的方向时，便会在手机屏幕的分享面板上方突出显示该台设备，在彼此确认后，便可以超高速率将文件传输过去。在这样的操作过程中，UWB技术保证了高效的传输速率，同时也确保文件不会因误操作而传输给其他设备，让用户安心享受高效的共享体验。
09 总结
UWB技术能够真正的解决用户的痛点，技术能够实现落地，未来大规模的使用将能够普及。
参考：部分数据来源于网络。
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