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)的接收機也有別于傳統(tǒng)的接收機,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)備所需功率的1/20左右。軍用的UWB電臺耗電也很低。因此,UWB設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上,與傳統(tǒng)無線通信設(shè)備相比,有著很大的優(yōu)勢。
4.安全性高
作為通信系統(tǒng)的物理層技術(shù),UWB技術(shù)具有天然的安全性能。由于UWB信號一般把信號能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi),對于一般通信系統(tǒng)來說,UWB信號相當(dāng)于白噪聲信號,并且在大多數(shù)情況下,UWB信號的功率譜密度低于自然的電子噪聲的功率譜密度,從電子噪聲中將脈沖信號檢測出來是一件非常困難的事。采用編碼對脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機化后,脈沖的檢測將更加困難。
5.多徑分辨能力強
由于常規(guī)無線通信的射頻信號大多為連續(xù)信號或其持續(xù)時間遠(yuǎn)大于多徑傳播時間,多徑傳播效應(yīng)限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率,由于超寬帶無線電發(fā)射的是持續(xù)時間極短且占空比極小的單周期脈沖,多徑信號在時間上是可分離的。假如多徑脈沖要在時間上發(fā)生交疊,其多徑傳輸路徑長度應(yīng)小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于脈沖多徑信號在時間上不重疊,很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號的能量。大量的實驗表明,對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達(dá)10~30dB的多徑環(huán)境,對超寬帶無線電信號的衰落最多不到5dB。
6.定位精確
沖激脈沖具有很高的定位精度。采用UWB技術(shù),很容易將定位與通信合一,而常規(guī)無線電難以做到這一點。UWB技術(shù)具有極強的穿透能力,可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位,而GPS(全球定位系統(tǒng))只能工作在GPS定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS提供絕對地理位置不同,超寬帶無線電定位器可以給出相對位置,其定位精度可達(dá)厘米級,此外,超寬帶無線電定位器在價格上更為便宜。
7.工程簡單造價便宜
在工程實現(xiàn)上,UWB技術(shù)比其他無線技術(shù)要簡單得多,可全數(shù)字化實現(xiàn)。它只需要以一種數(shù)學(xué)方式產(chǎn)生脈沖,并對脈沖進(jìn)行調(diào)制,而實現(xiàn)上述過程所需的電路都可以被集成到一個芯片上,設(shè)備的成本很低。
UWB系統(tǒng)發(fā)射和接收的是納秒級的非正弦波窄脈沖,不需要采用正弦載波而直接進(jìn)行調(diào)制,接收機利用相關(guān)器件能直接完成信號檢測,這樣,收發(fā)信機不需要復(fù)雜的載頻調(diào)制解調(diào)電路和濾被器,只需要一種數(shù)字方式來產(chǎn)生納秒級的非正弦波窄脈沖。因此,采用UWB技術(shù)可以大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜度,減小收發(fā)信機的體積,降低收發(fā)信機的功耗,易于數(shù)字化和采用軟件無線電技術(shù)。
當(dāng)室內(nèi)定位還停留在“知道大概在哪”的階段時,一場由 UWB下行定位引發(fā)的技術(shù)躍遷正在發(fā)生:從米級模糊感知走向厘米級精準(zhǔn)導(dǎo)航,從設(shè)備依賴走向“手機即終端”的全面重構(gòu)。更關(guān)鍵的是,這一次,蘋果與安卓的生態(tài)壁壘被真正打通,室內(nèi)空間導(dǎo)航的能力邊界正
你有沒有遇到過這些情況?——在商場里——明明就在某個品牌附近,卻怎么都找不到門店入口?在地下停車場——車停好了,但回來時卻“迷路”,反復(fù)繞路?在醫(yī)院里——拿著掛號單,卻不知道目標(biāo)診室往哪邊?為什么在室外可以“打開地圖就能走”,而一進(jìn)入室內(nèi)就“失去方向感”?室內(nèi)空間,真的不能像室外一樣實現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航嗎?
在商場、機場、醫(yī)院、會展中心、博物館等復(fù)雜室內(nèi)空間中,你是否遇到過:找不到車位、找不到商鋪、找不到科室、找不到登機口?同時,場地方也面臨:客流難以監(jiān)測、動線優(yōu)化困難、服務(wù)響應(yīng)慢、商業(yè)轉(zhuǎn)化缺少數(shù)據(jù)支撐等問題...隨著手機 UWB 能力逐步成熟