一、UWB技術(shù)是什么?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)。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相比傳統(tǒng)通信技術(shù)有什么優(yōu)勢?傳統(tǒng)通信方式使用的是連續(xù)波信號,即本地振蕩器產(chǎn)生連續(xù)的高頻載波,需要傳送信息通過例如調(diào)幅,調(diào)頻等方式加載于載波之上,通過天線進(jìn)行發(fā)送。現(xiàn)在的無線廣播、4G通信、Wi-Fi等都是采用該方式進(jìn)行無線通信。下圖是一個使用調(diào)幅方式傳遞語音信號的連續(xù)波信號產(chǎn)生示意圖。 而IR-UWB信號,不需要產(chǎn)生連續(xù)的高頻載波,僅僅需要產(chǎn)生一個時間短至nS級以下的脈沖,便可通過天線進(jìn)行發(fā)送。需要傳送信息可以通過改變脈沖的幅度、時間、相位進(jìn)行加載,進(jìn)而實現(xiàn)信息傳輸。下圖是使用相位調(diào)制方式傳輸二進(jìn)制歸零碼的IR-UWB信號產(chǎn)生示意圖。 而現(xiàn)在更為大家熟知的藍(lán)牙、WiFi通信技術(shù)與UWB技術(shù)相較而言,也存在一定的劣勢。通過這張圖大家可以更直觀地了解到UWB技術(shù)與Wi-Fi、藍(lán)牙技術(shù)的不同點。簡言之,UWB技術(shù)的優(yōu)勢在于: 1、定位精度高:帶寬很寬,多徑分辨能力強,抗干擾,對于距離的分辨能力高于Wi-Fi和藍(lán)牙。 2、實時定位速度快:UWB的超寬帶脈沖信號的帶寬在納秒級,可以實現(xiàn)實時的室內(nèi)定位,延遲低,可以即刻感知追蹤物體的運動狀況。 3、高可靠性和安全性:UWB的發(fā)射功率低、信號帶寬寬,能夠很好地隱蔽在其它類型信號和環(huán)境噪聲之中,傳統(tǒng)的接收機無法識別和接收,必須采用與發(fā)射端一致的擴頻碼脈沖序列才能進(jìn)行解調(diào)。 當(dāng)然,UWB、Wi-Fi和藍(lán)牙這三項技術(shù)并不是孤立存在的,完全可以同時使用,優(yōu)勢互補,能夠給智能手機這樣的終端產(chǎn)品帶來多種需求的定位和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),對于相關(guān)的天線和射頻設(shè)計有較高要求。 而超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比,具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點。因此,超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航,且能提供十分精確的定位精度。但是成本比較昂貴,網(wǎng)絡(luò)部署復(fù)雜,相對來說在室內(nèi)定位服務(wù)上應(yīng)用有限。 三、具體應(yīng)用場景UWB超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大的差異,它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波,而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù),從而具有GHz量級的帶寬。目前的UWB技術(shù)應(yīng)用可以按照通信距離大致劃分為兩類: ①短距離高速應(yīng)用,數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到數(shù)百兆比特每秒,主要是構(gòu)建短距離高速WPAN、家庭無線多媒體網(wǎng)絡(luò)以及替代高速率短程有線連接,如無線USB和DVD(典型的通信距離是10m); ②中長距離(幾十米以上)低速率應(yīng)用,通常數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s,主要應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和低速率連接。同時,由于UWB技術(shù)可以利用低功耗、低復(fù)雜度的收發(fā)信機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,所以UWB技術(shù)在近年來得到了迅速發(fā)展。 UWB技術(shù)在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳輸數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾,并可充分利用頻譜資源?;赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機有更廣泛的用途??捎糜诟鱾€領(lǐng)域的室內(nèi)精確定位和導(dǎo)航,包括人和大型物品,例如貴重物品倉儲、礦井人員定位、機器人運動跟蹤、汽車地庫停車等系統(tǒng)。 |
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