UWB生态与技术发展趋势指向何方？

UWB技术以其厘米级定位精度和无缝互联特性逐渐在消费电子、精准定位、汽车互联等相关领域实现广泛应用。从智能终端，个人以及家庭应用到汽车，UWB生态正在逐步完善。谈到UWB，可以说它基本上是建立在四大基石之上的。脉冲无线电、低功率宽带信号这两大基石是关注技术的人群最看重的。还有两个基石则侧重于应用领域，即精准定位和安全测距。
 
UWB现阶段生态与前景
 
说到UWB目前最火热的应用，keyless entry算是其中很新的应用领域了，而且在汽车领域大受欢迎。其他更先进的应用，像安全支付应用，增强AR/VR应用都也开始出现UWB技术的身影。虽然目前安全支付应用领域里更多的是NFC技术，但是在以后UWB可能将取代NFC完成安全支付等应用。
 

 

（UWB芯片，NXP）

 
这些应用，生态系统的发展有不少组织的推动，首先就是UWB联盟，关注任何不同类型的UWB技术应用，还有更关注于UWB安全测距的FiRa联盟、定位位置服务的omlox联盟、车联网联盟。根据ABI Research的预测，今年UWB设备的出货量将超五亿台（机载UWB设备），其中智能手机对UWB的推动作用尤为突出。到2026年，UWB设备的出货量将达到十亿级别。
 
而仅从技术本身来说，IEEE 802.15.4标准系列里的UWB可以分为两部分，一部分是高脉冲重复频率，一个是低脉冲重复频率，这涉及UWB的调制方式以及数据包形式。笼统地说，我们通常会更关注其传输质量和输出功率这些指标。具体到我们日常应用中的互操作性，更多的关注点在于其物理层如何让人和设备精确感知位置进而实现交互。
 
不同技术在位置测向上的异同
 
每一种测量位置、距离、邻近感应的技术特点都有些不同，基本上在如今的智能手机里这些技术都有集成。蓝牙低功耗技术的确只是依赖于接收信号的强度，但是这项技术似乎总是存在这准确度方面的问题，毕竟接收信号的强度取决于信号之间是否存在阻隔以及收发信号的条件如何。在蓝牙技术里，信号强度是一回事，信号传播时间是另一回事，蓝牙5.1就是利用传播时间差来测向的。
 
下一个技术是Wi-Fi，众所周知在使用时只需要锁定某个Wi-Fi接入点，Wi-Fi有特定的BSSI、数据库。此外也能够通过提高信号强度来提高准确度。Wi-Fi也能够使用传播时间来提供位置服务。而从蜂窝技术往时差测量方向的发展可以看出，位置服务越来越重要。目前其在往返时间上已经有了LTE技术和Multi-RTT定位法。
 

（技术对比，R&S）

 
UWB技术的重点同样是信号传播时间。根据不同应用能分为单向测距和双向测距。单项测距通过UWB测量到达角，原理很简单，双向测距的单边测距SS-TWR测量结果取决于设备上时钟的准确度，双边测距DS-TWR会更准确些但计算量更大。不难看出，所有这些测量都基于信号传播时间。
 
UWB中OTA测试的重要性
 
为了确保UWB物理层能够让人和设备精确感知位置进而实现交互，那么测试不可能缺少的，通过OTA来执行这些测试是可行的。事实上，UWB也应该是一项主要通过OTA进行测试的技术。因为用于定位应用的两种算法，飞行时间和到达角都受到所用天线的严重影响。首先必须要考虑天线的特性，包括匹配、效率、天线增益、方向性、群延迟等等，这些都和频率相关。
 
在OTA测试中，获得整个场景的群延迟并使之保持一致是挑战之一，获得测试仪天线和被测天线之间正确的距离标准同样是一大挑战。传统的天线套件并不是专门为UWB量身定制的，如果不能保证UWB天线套件之间很小的电缆长度公差，整个测试会产生相当大的误差。
 
小结
 
现在，越来越多的人认为UWB是仅次于WLAN和蓝牙的第三大非蜂窝技术，随着时间的推移，技术也在不断改进，下一代UWB已经开始在研究中。不少技术组织正在寻求替代编码，前导方案以及调制方案的办法，也希望拓展UWB频谱在准确度、可靠性上进一步加强。UWB技术的发展前景还是很值得期待的。