一：UWB定義

UWB技術(shù)是一種使用1GHz以上頻率帶寬的無線載波通信技術(shù)。中文名超寬帶，外文名Ultra Wide Band，簡 稱UWB特點截獲能力低，定位精度高等它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很大，盡管使用無線通信，但其數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百兆比特每秒以上。使用UWB技術(shù)可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）對UWB技術(shù)的規(guī)定為：在3.1~10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。

二：UWB的發(fā)展

UWB技術(shù)始于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)。UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進(jìn)行通信，故又稱為基帶通信技術(shù)、無線載波通信技術(shù)，主要用于軍用雷達(dá)、定位和低截獲率/低偵測率的通信系統(tǒng)中。2002年2月，美國聯(lián)邦通信委員會發(fā)布了民用UWB設(shè)備使用頻譜和功率的初步規(guī)定。該規(guī)定中，將相對帶寬大于0.2或在傳輸?shù)娜魏螘r刻帶寬大于500MHz的通信系統(tǒng)稱為UWB系統(tǒng)，同時批準(zhǔn)了UWB技術(shù)可用于民用商品。隨后，日本于2006年8月開放了超寬帶頻段。由于UWB技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高（達(dá)1Gbit/s）、抗多徑干擾能力強(qiáng)、功耗低、成本低、穿透能力強(qiáng)、截獲率低、與現(xiàn)有其他無線通信系統(tǒng)共享頻譜等特點，UWB技術(shù)成為無線個人局域網(wǎng)通信技術(shù)（WPAN）的首選技術(shù)。

三：UWB的基本原理

UWB實質(zhì)上是以占空比很低的沖擊脈沖作為信息載體的無載波擴(kuò)譜技術(shù)，它是通過對具有很陡上升和下降時間的沖擊脈沖進(jìn)行直接調(diào)制。典型的UWB直接發(fā)射沖擊脈沖串，不再具有傳統(tǒng)的中頻和射頻的概念，此時發(fā)射的信號既可看成基帶信號（依常規(guī)無線電而言），也可看成射頻信號（從發(fā)射信號的頻譜分量考慮）。

沖擊脈沖通常采用單周期高斯脈沖，一個信息比特可映射為數(shù)百個這樣的脈沖。單周期脈沖的寬度在納秒級，具有很寬的頻譜。UWB開發(fā)了一個具有吉赫茲容量和最高空間容量的新無線信道。基于CDMA的UWB脈沖無線收發(fā)信機(jī)在發(fā)送端時鐘發(fā)生器產(chǎn)生一定重復(fù)周期的脈沖序列，用戶要傳輸?shù)男畔⒑捅硎驹撚脩舻刂返膫坞S機(jī)碼分別或合成后對上述周期脈沖序列進(jìn)行一定方式的調(diào)制，調(diào)制后的脈沖序列驅(qū)動脈沖產(chǎn)生電路，形成一定脈沖形狀和規(guī)律的脈沖序列，然后放大到所需功率，再耦合到UWB天線發(fā)射出去。在接收端，UWB天線接收的信號經(jīng)低噪聲放大器放大后，送到相關(guān)器的一個輸入端，相關(guān)器的另一個輸入端加入一個本地產(chǎn)生的與發(fā)端同步的經(jīng)用戶偽隨機(jī)碼調(diào)制的脈沖序列，接收端信號與本地同步的偽隨機(jī)碼調(diào)制的脈沖序列一起經(jīng)過相關(guān)器中的相乘、積分和取樣保持運算，產(chǎn)生一個對用戶地址信息經(jīng)過分離的信號，其中僅含用戶傳輸信息以及其他干擾，然后對該信號進(jìn)行解調(diào)運算。

四：UWB的特點

UWB技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無線通信技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、截獲率低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單

當(dāng)前的無線通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(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。而UWB技術(shù)則不使用載波，它通過發(fā)送納秒級非正弦波窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號。UWB系統(tǒng)中的發(fā)射器直接用脈沖小型激勵天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器。UWB系統(tǒng)允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時在接收端，UWB系統(tǒng)的接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，它不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單。

2.高速的數(shù)據(jù)傳輸

民用商品中，一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內(nèi)，根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式，民用商品數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)500Mbit/s，UWB技術(shù)是實現(xiàn)個人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。UWB技術(shù)以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術(shù)使用的頻帶。在軍事應(yīng)用中，UWB技術(shù)可以利用巨大的擴(kuò)頻增益來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低截獲率、低檢測率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。

3.功耗低

UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般在0.20~1.5ns之間，有很低的占空比，系統(tǒng)耗電很低，在高速通信時系統(tǒng)的耗電量僅為幾百微瓦至幾十毫瓦。民用UWB設(shè)備的功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/100左右，是藍(lán)牙設(shè)備

五：案例

飛易云-WMK-K2(UWB) 是一套基于 UWB 協(xié)議的、可快速 進(jìn)行亞米級精確定位需求評估測試的組合產(chǎn)品集。 套件中的物聯(lián)網(wǎng)平臺飛易云，輔以提供 UWB 基站 網(wǎng)關(guān)和 Tag 標(biāo)簽，組合起來可幫助實現(xiàn)資產(chǎn)定位、 資產(chǎn)保護(hù)、報警管理等功能。 也可組合倉庫管理套件 K1( 基于藍(lán)牙 BLE 協(xié)議）中 的更多傳感器設(shè)備來共同提供更加完整的倉庫解決 方案。 同樣，類似于這種需求的其它資產(chǎn)定位和資產(chǎn)保護(hù) 的場景也可使用，并且如果你在此套件的基礎(chǔ)上有 其它需求，如更多數(shù)量要求、軟件需求，也可以購 買更多的數(shù)量標(biāo)簽或定制實現(xiàn)。如需要了解更多，請聯(lián)系飛易通團(tuán)隊！