超寬帶（UWB）無線通信技術介紹

瞭解超寬帶（UWB）短距離無線協議的基礎知識，該技術目前可在先進的設備中找到它。

超寬帶（UWB）是一種具有132年曆史的通信技術，目前正在振興中，以用於短距離無線連接設備。許多行業觀察家稱，UWB可以證明比藍牙更成功，因爲它具有更高的速度，更便宜，功耗更低，更安全並且可以提供出色的位置發現和定位精度。

英特爾，Time Domain，蘋果，華爲，三星，小米，恩智浦，索尼，博世和Xtreme Spectrum等公司正在研究和投資UWB技術。實際上，蘋果公司已經在其iPhone 11中提供了UWB芯片，從而實現了卓越的定位精度，並通過“飛行時間”測量實現了定位範圍。

在本文中，我們將介紹超寬帶技術的基礎知識，包括其起源，優勢以及對傳輸方法的高層瞭解。

什麼是UWB技術？

超寬帶（UWB，Ultra-wideband）是一種短距離無線通信協議，例如Wi-Fi或藍牙，在無需許可的應用中在3.1至10.5 GHz範圍內的頻譜上使用短脈衝無線電波。

UWB一詞用於大於或等於500 MHz的帶寬（BW）或大於20％的相對帶寬（FBW），其中FBW = BW / fc，其中fc是中心頻率。

UWB的技術原理

超寬帶（UWB）技術的優勢

與傳統的窄帶系統相比，UWB信號的超寬帶寬可實現出色的室內性能。

以下突出顯示了此帶寬的一些功能：

• 寬帶寬可抵抗密集環境中的信道效應，並實現非常精細的時空分辨率，以實現UWB節點（例如新iPhone 11）的高精度室內定位。
• 低於環境噪聲的低頻譜密度可確保信號檢測的可能性較低，並提高了通信的安全性。
• 使用UWB可以在短距離內傳輸高數據速率。
• UWB系統可以與已經部署的窄帶系統共存。

UWB的發射機模型

超寬帶（UWB）信號的傳輸

數據傳輸採用兩種不同的方法：

• 皮秒範圍內的超短脈衝，可同時覆蓋所有頻率（也稱爲脈衝無線電）
• 將總UWB帶寬細分爲一組寬帶正交頻分複用（OFDM）信道

第一種方法具有成本效益，但以降低信噪比爲代價。通常，脈衝無線電傳輸不需要使用載波，這意味着與信號相比，傳統的窄帶收發器（即，更簡單的收發器架構）降低了複雜性，因爲信號是通過UWB天線直接輻射的。高斯單週期或其變形就是易於生成的UWB脈衝的示例。

第二種方法更有效地利用頻譜，並以提高複雜性（即，需要信號處理）和功耗爲代價提供更好的性能和數據吞吐量。

相干接收機

兩種方法之間的選擇取決於實際應用的需要。

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