近日，小米正式发布一指UWB技术，引起全网关注。在小米的带动下，UWB技术不断升温。超宽带技术既不是最近才诞生的新技术，也不是前所未有的技术。这项始于上个世纪的古老技术，从2019年开始焕发青春活力。
图片来源：小米手机
超宽带技术既不是最近才诞生的新技术，也不是前所未有的技术。然而，这项始于上个世纪的古老技术，从2019年开始焕发出青春和活力。
那么，这种技术有什么样的前世呢？有什么独特的优势？未来的应用前景有多广阔？本文将简化复杂性，尽可能地总结相关信息。
超宽带技术的前世
现代超宽带无线技术，也称为脉冲无线电技术，兴起于20世纪60年代。与传统通信技术不同，超宽带技术可以通过发送和接收纳秒或微秒级的极窄脉冲来实现无线传输。由于脉冲时间宽度极短，所以在频谱上可以实现超宽带：使用的带宽在上面。
这项技术是由罗斯博士、美国天主教大学博士和美国空军发展中心共同提出的。当时是军方专用的技术，主要用于军用雷达系统。
超宽带技术在20世纪70年代获得了重要发展，罗斯和罗斯博士在1972年至1987年对时域电磁波的研究和大量专利使他们成为超宽带应用领域的先驱。此后，超宽带主要用于低截获率/低检测率的军用雷达、定位和通信系统。1989年，美国国防部首次使用UWB这个术语，意思是产生、发射和接收一个持续时间非常短(纳秒或更短)的突发射频能量脉冲。
随着时代的发展，通信技术的应用范围逐渐扩大。1998年，FCC开始征求关于将UWB技术用于民用的建议。
2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)公布了超宽带无线通信的初步规范，正式解除了超宽带在民用领域的限制。这是超宽带发展史上划时代的事件，极大地推动了相关的学术研究，成为超宽带技术商业化的里程碑。
在FCC规定中，相对带宽大于0.2或者带宽大于传输任意时刻的通信系统称为UWB系统，并认可UWB技术可以用于民用物品。随后，日本在2006年8月开放了超宽带频段。
自2002年以来，超宽带技术进入了快速发展时期，各种技术方案层出不穷。在民用阶段，UWB技术已经主要面向B-terminal，其典型应用场景包括工厂、仓库、隧道、司法等各种垂直行业的人员或物资的高精度定位。
然而，据王记伟称，UWB选择与WiFi、蓝牙、USB争夺市场，是因为当时的战略失误。最终，由于市场时机、技术复杂、网速体验等诸多原因，WiFi没有被打败。在线缆更换上，因为发热和价格问题被蓝牙和USB打败。高成本、高功率和缺乏标准化是其暂时衰落的主要原因。
2018年，UWB工作组等机构的专家不断完善，并在2018年默默推出了新标准，即802.15.4z，将物理层分为高速和低速两种实现方式，并在高速中加入了定位功能。
2019年8月1日，恩智浦、三星、博世、索尼等公司组成FiRa联盟，参与厂商包括UWB芯片、设备和应用解决方案提供商，旨在利用超宽带(UWB)技术提升用户无缝体验，发展UWB生态系统。
2019年9月，苹果在其最新的iPhone11系列手机中植入了支持超宽带技术的U1芯片。当时苹果推出的U1芯片可以进一步提高手机的定位功能，应用于空中传输时，距离越近，响应越好。
此后，三星和小米先后推出了三星GalaxyNote20Ultra、小米10系列等搭载UWB技术的手机，UWB技术也开始在ToC领域崭露头角。
的技术优势是什么
据鲜枣类介绍，卫星定位作为应用最广泛的定位技术，是一种利用地球卫星进行点位测量的技术，具有精度高、速度快、成本低的特点。其中，GPS、北斗等。属于全球导航卫星系统的全球导航卫星系统，也有基于辅助手段相结合的全球导航卫星系统，以更好地消除误差，提高响应速度。
但是对于卫星定位来说，一个明显的缺点是无法实现室内定位。原因很明显。卫星信号会被建筑物阻挡。但是随着时代的发展，室内定位的商业场景越来越多，用户对室内定位的需求也越来越强烈。比如地下车库导航，商场找店铺或者同伴等等。因此，一些企业开始尝试开发高精度室内定位系统，超宽带技术开始受到重视。
在FCC规定中，UWB共分配7.5GHz频段，从3.1 GHz到10.6 GHz，其辐射功率比FCCPart15.209限制更严格，限制在-41.3dBm频段。简而言之，该技术通过超大带宽和低传输功率实现了低功耗水平下的快速数据传输。
与传统通信系统相比，超宽带的工作原理有很大不同，因此超宽带具有以下传统通信系统无法比拟的技术特点：
系统结构的实现相对简单：当前无线通信技术中使用的通信载波是连续的无线电波，载波的频率和功率在一定范围内变化，从而利用载波的状态变化来传输信息。而UWB不使用载波，而是通过发送纳秒脉冲来传输数据信号。超宽带发射机用小脉冲直接激励天线，不需要传统收发机所需的上变频，因而不需要公用放大器和混频器。因此，超宽带允许采用非常便宜的宽带发射机。同时，在接收端，UWB接收机不同于传统接收机，不需要中频处理。因此，超宽带系统结构的实现相对简单。
高速数据传输：在民用产品中，一般要求超宽带信号的传输范围在10m以内，根据修改后的信道容量公式，传输速率可以达到500 bit/s，是个人通信和无线局域网的理想调制技术。超宽带以非常宽的频率带宽换取高速数据传输，共享其他无线技术使用的频带，而不是单独占用已经很拥挤的频率资源。在军事应用中，巨大的扩频增益可以实现远距离、低截获率、低检测率、高安全性和高速数据传输。
与其他技术相比，超宽带技术具有抗多径能力强、时间戳精度高、电磁兼容性强、通信系统能效高、传输功率低等优点。
此外，由于后续标准的制定和更新，UWB的相应市场也发生了变化，从而开拓和确定了自己的应用领域。从功能上看，UWB有两项：通信连接和精确测距定位，后者将是UWB的杀手。
在室内环境下，卫星信号会受到严重干扰，GPS或北斗等卫星定位方法不可行。因此，室内或相对封闭的空间需要室内定位系统。常见的室内无线定位技术有Wi-Fi、蓝牙、红外、超宽带、RFID、ZigBee、超声波，其中UWB是最好的。
超宽带定位的基本原理是ToF。为了实现始终同步，ToF测距法利用时钟偏移来解决时钟同步问题。通过平均正向和反向测量的平均值，它减少了对任何时钟偏移的影响，从而减少了测距误差。正常情况下定位精度可达10厘米，可检测运动的角度误差控制在3度以内。
但由于工作频带较高，带宽较宽，如果UWB信号被室内的固体墙阻挡，会衰减60-70%，定位精度误差会增加30 cm左右。两个或更多的固体墙阻挡它，这将使超宽带无法loca
在智能手机领域，不仅小米，OPPO等手机厂商也加入了FIRA联盟，致力于打造UWB生态系统。毫无疑问，UWB技术将从ToC领域的智能手机中突破，或者像GPS一样成为手机的标准，也将从点到点成为智能时代的重要通道。
负责编辑：lq
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