Q1 啥是UWB(超宽带)技术？

从字面上看，就是超宽带（ Ultra Wide-Band ）无线技术，不同于传统的窄带通信技术，UWB通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输技术，可实现超宽带频谱（500MHz以上）的应用。学过通信的小伙伴可能对此技术已经有相当的了解，具体的物理层的细节，包括帧结构，调制方式，比较基础的这里就不细说了。

UWB技术并不是一个新技术，早在上个世纪60年代就有了。主要用于军工领域，在2002年之后才在民用领域开始应用。UWB通过定位技术才最终找到了自己的定位。

为什么这么说？上个世纪初的时候，也有想吃螃蟹的厂家曾试图像应用Wi-Fi和蓝牙一样推动UWB技术在民用方面的发展，但是最后失败了。

为啥？因为，当时UWB的生态系统不完整，成本很高，在有线应用USB和无线应用Wi-Fi的双重夹击之下，未能拓展自己的生态圈，不得不 “退居二线” 了。2002年随后的几年中，室外定位和室内定位技术应用逐渐获得发展和普及。UWB(超宽带)最终靠室内定位在民用领域中找到了自己的位置。

UWB(超宽带)的定位技术之所以受到重视，在于它能提供更精准的方向性，且可采用高精度定时来进行距离测算。

目前，室外定位市场已被GPS、GLONASS、北斗、伽利略等传统卫星定位系统占据了主导地位，因此UWB的市场主要聚焦于室内，以智能手机头部厂商搭载UWB技术让更多厂商看到了其室内应用的可能性。那么问题来了，有很多中室内定位技术，如蓝牙，Wi-Fi等，为什么是UWB技术？

Q2 UWB(超宽带)定位技术与其他的定位技术有哪些不同？
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如上图，具体的技术比较不多说，UWB(超宽带)能上位的最最重要的原因就是定位的准确度。对于室内定位而言，太大的定位误差不具有应用意义；而UWB的技术特性使得它能够把定位技术缩小在30厘米之内，现在的方案可以做到小于12厘米，这是其他技术所没有的特性。

UWB(超宽带)还有另外一个独特的优势，就是安全性。在前几个月刚刚发布的IEEE 802.15.4z更新标准中，对于UWB定位的安全性做了改进，从而可以从理论上进一步防止基于UWB的定位被黑客入侵和篡改。

Q3 UWB(超宽带)定位技术标准进展如何？
2007年之后，UWB技术进入了高速发展期，各种技术方案围绕着UWB国际标准制定。


  • 2007年，IEEE在802.15.4a标准中对UWB技术进行了标准化；


  • 2020年下半年更新了该标准。

下图描述了整个UWB标准演进的情况。当前市场上的某些方案还是基于2011版的标准之上，如下图中某个模块的特性说明。

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Q4 UWB(超宽带)有哪些相关的标准组织？
UWB(超宽带)技术有很多相关的组织，主要包括美国电器与电子工程协会IEEE，欧洲电信标准化协会ETSI，UWB联盟UWB Alliance和最新成立的的FiRa consortium，他们之间的分工如何？

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  • 首先是IEEE标准组织，大家可能比较了解，它就是UWB标准802.15.4 的起草者，当然，除了这个标准之外， 其实IEEE起草和编写了其他很多标准，如大家比较熟悉的Wi-Fi 802.11xx系列标准等。其实，UWB只是802.15.4标准中的一部分内容，在IEEE内，由802.15 TG4Z工作组维护，负责UWB标准的物理层以及MAC层相关测距技术的研究，主要包含了NXP、苹果、Decawave、三星等大公司。


  • ETSI 在2017年成立了一个工作组TGUWB，主要从事短距离设备（SRD）射频标准的研究和开发，包括使用UWB技术的短距离设备。相关的基于UWB技术的SRD的发射和测试标准还在征求批准的过程当中。想要这两个标准的，可以给我们留言。当然，您自己也可以去下载。

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  • UWB 联盟，2018年12月份才成立，他的主要作用是推进各个标准的融合，使UWB技术能成为一个开放的标准，主要针对传输层和网络层开展工作。产业链内的很多公司，包括芯片，模块和应用终端厂商，包括我国的一些科技企业都加入了这个联盟，以期推动整个行业的发展。


  • FiRa consortium 在2019年下半年刚成立，主要成员包含芯片商、方案商、应用厂商和测试设备厂商等。它的目标与UWB联盟很像，旨在推动各个产品间的互联和互通，即互操作性，也想通过建立一些标准，从而实现自己的目标。我国的很多公司也加入了这个会社。

在这些组织中，有的厂商加入了一个或多个组织。对于IEEE 和 ETSI，主要是一些头部企业，规模大，技术实力强；而对于UWBA 和 FiRa contortium来讲，除了这些大的公司外，也有很多小的技术公司和方案类公司，期望自己能够抓住机会，不掉队。

作者：是德科技 Keysight Technologies
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来源：知乎
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