關(guān)于UWB，一些疑難問題詳細(xì)解答

FIRA 支持哪種測(cè)量技術(shù)？

FiRa 支持在支持 UWB 的移動(dòng)設(shè)備中使用高速率脈沖 (HRP) 重復(fù)頻率，因?yàn)?HRP 可在給定場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)更低延遲和更高密度的 UWB 設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)卓越的整體性能。

在定位方面，UWB 與藍(lán)牙和 WI-FI 相比如何？

使用 UWB 進(jìn)行定位在所有操作環(huán)境中都異常準(zhǔn)確，而不僅僅是最佳情況。在正常操作條件下，UWB 可提供低至幾厘米的精度和 99.9% 的可靠性，在工廠車間等具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中，精度可達(dá)到約 30 厘米，可靠性高達(dá) 95%。

將此與 Wi-Fi 和藍(lán)牙 LE 進(jìn)行比較，它們已被證明可以提供良好的結(jié)果，但僅在理想條件下。例如，思科最近發(fā)布的測(cè)試表明，在嚴(yán)格控制的環(huán)境中，Wi-Fi 和藍(lán)牙 LE 在 2 到 3 米范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性和 95% 的可靠性，但當(dāng)條件不夠完美時(shí)，這些結(jié)果會(huì)迅速下降。

同樣，雖然某些低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)確實(shí)可以達(dá)到亞米級(jí)精度，但這些結(jié)果是在非常特定的條件下獲得的，包括非常高的基礎(chǔ)設(shè)施密度和清晰的視線?，F(xiàn)實(shí)世界的操作環(huán)境很少與用于測(cè)試的實(shí)驗(yàn)室條件相匹配，這意味著日常操作不太可能達(dá)到具有足夠程度或可靠性的相同水平的準(zhǔn)確度。

UWB 在定位方面的優(yōu)勢(shì)在很大程度上歸功于物理學(xué)，UWB 獨(dú)特的脈沖信號(hào)在超過 500 MHz 的帶寬下運(yùn)行，提高了飛行時(shí)間 (ToF) 計(jì)算的準(zhǔn)確性，該計(jì)算通過測(cè)量無線電波的傳播時(shí)間并將該時(shí)間乘以光速來確定距離。

UWB 對(duì)陡峭和窄脈沖的極快傳輸使其能夠以更高的確定性標(biāo)記信號(hào)時(shí)序，即使設(shè)備之間的距離增加，UWB 脈沖信號(hào)也能保持其準(zhǔn)確性，并在非視距 (non-LoS) 場(chǎng)景中表現(xiàn)出出色的彈性。

UWB ToF 計(jì)算比藍(lán)牙、藍(lán)牙 LE 和 Wi-Fi 使用的接收器信號(hào)強(qiáng)度指示 (RSSI) 技術(shù)更準(zhǔn)確， RSSI 測(cè)量更容易受到環(huán)境因素的影響，例如障礙物和來自其他無線電的干擾，這會(huì)降低準(zhǔn)確性，障礙物會(huì)導(dǎo)致信號(hào)功率的嚴(yán)重衰減，從而導(dǎo)致誤差可能相差數(shù)米。

UWB 定位的安全性如何？

多項(xiàng)特性使 UWB 成為 PHY 級(jí)別的極其安全的定位技術(shù)，極低功率傳輸難以檢測(cè)，PHY 級(jí)加密（由 IEEE 802.15.4z 標(biāo)準(zhǔn)定義）保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸，飛行時(shí)間距離估計(jì)很難破解，因?yàn)閭鞑r(shí)間和光速都是非常困難，如果不是不可能改變的話。

在鏈路層和更高的 OS 層中，強(qiáng)大的 PHY 級(jí)安全性是構(gòu)建其他安全機(jī)制（例如身份驗(yàn)證、不可否認(rèn)性和加密）的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

UWB 的功耗與其他定位技術(shù)相比如何？

UWB 的工作方式使其在能源效率方面具有優(yōu)勢(shì)，與 BT/藍(lán)牙 LE 和 Wi-Fi 不同，UWB 是一種脈沖無線電，它的調(diào)制非常適合定位應(yīng)用，因?yàn)樗С址浅６痰臄?shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包使用非常少的能量來編譯距離測(cè)量。

IEEE 802.15.4z 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高達(dá) 27/31 Mbps 的快速數(shù)據(jù)傳輸也有助于節(jié)能，因?yàn)榕c BT/藍(lán)牙 LE 相比，UWB 傳輸相同數(shù)量的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間（和能量）更少，當(dāng)在僅傳輸模式（如信標(biāo)）或同步雙向通信模式下運(yùn)行時(shí)，UWB 可以比 BT/藍(lán)牙 LE 使用更少的功率。

此外，由于 UWB 系統(tǒng)只需要一次或幾次測(cè)量來計(jì)算單個(gè)距離或位置，因此每次計(jì)算使用的能量更少。

另一方面，藍(lán)牙 LE 和 Wi-Fi 解決方案需要更多的樣本和后處理計(jì)算來計(jì)算每個(gè)距離或位置，而這項(xiàng)額外的工作會(huì)消耗額外的能量。

盡管如此，當(dāng)應(yīng)用程序沒有時(shí)間同步時(shí)，低功耗藍(lán)牙仍然是最節(jié)能的解決方案。這就是為什么 UWB 和藍(lán)牙 LE 經(jīng)常配對(duì)在一起，使用藍(lán)牙 LE 作為一種低功耗發(fā)現(xiàn)技術(shù)，并且僅在需要其安全、精細(xì)范圍功能時(shí)才喚醒 UWB。

UWB工作范圍的最大距離是多少？

基于 UWB 的產(chǎn)品在視距條件下可以達(dá)到 100 米的范圍，但是，與任何無線電技術(shù)一樣，UWB 的最大實(shí)際范圍取決于幾個(gè)因素，包括信道頻率、天線設(shè)計(jì)、功率水平和傳播環(huán)境的復(fù)雜性，這些因素可能會(huì)受到帶內(nèi)干擾和 環(huán)境中存在的材料和物體。

與其他射頻技術(shù)一樣，UWB 不會(huì)穿過金屬，但會(huì)穿過其他材料，例如木材、石膏甚至磚塊， 材料越密，射程越短。

與僅在 2.4 GHz 下運(yùn)行的 BT/藍(lán)牙 LE 不同，UWB 可以在 6.5 和 10 GHz 之間的不同頻率上運(yùn)行， 一般來說，頻率越高，范圍越短，但這可以通過多種技術(shù)來緩解。

UWB 操作的溫度范圍是多少？

UWB 技術(shù)本身不受溫度限制，但對(duì)半導(dǎo)體及其支持的應(yīng)用有特定的溫度范圍。

例如，有些 UWB 芯片組針對(duì)工業(yè)溫度范圍（-40 至 +85 °C）設(shè)計(jì)和測(cè)試，有些則針對(duì)汽車級(jí)溫度范圍（-40 至 +105 °C）， 可根據(jù)應(yīng)用需要提供其他范圍。

與其他定位技術(shù)相比，UWB 的響應(yīng)速度如何？

對(duì)于定位系統(tǒng)，有兩種方法可以衡量響應(yīng)能力，有硬件延遲，即 PHY/MAC 完成測(cè)量所需的時(shí)間，還有應(yīng)用程序級(jí)延遲，簡(jiǎn)而言之，就是地圖上的藍(lán)點(diǎn)對(duì)您的動(dòng)作做出反應(yīng)的速度。

應(yīng)用程序級(jí)延遲取決于許多因素，包括技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性、其數(shù)據(jù)速率、正在交換的數(shù)據(jù)量以及在給定地點(diǎn)和時(shí)間共享通話時(shí)間的設(shè)備數(shù)量。

使用 UWB，非常短的數(shù)據(jù)包和構(gòu)建具有精細(xì)同步的時(shí)分多址 (TDMA) 系統(tǒng)的能力使 UWB 具有較低的硬件級(jí)延遲。

（IEEE 和 FiRa 聯(lián)盟定義了不同的測(cè)距輪次，因此測(cè)量的延遲可能從幾毫秒到幾十毫秒不等。）UWB 測(cè)量的高精度和可靠性意味著只需要一次或幾次測(cè)量即可確定精確的距離或位置，這轉(zhuǎn)化為應(yīng)用程序級(jí)別的延遲非常低，以至于讀數(shù)看起來是瞬時(shí)的。

相比之下，BT/藍(lán)牙 LE 和 Wi-Fi 解決方案需要更多的樣本來計(jì)算單個(gè)距離或位置。這些額外的測(cè)量可能需要幾秒鐘的時(shí)間來收集然后進(jìn)行后處理，這就是為什么基于這些技術(shù)的定位應(yīng)用程序可能會(huì)很慢。

6 GHz 頻譜中的 WI-FI 是否會(huì)干擾 UWB？

UWB 通道 5 位于 6-GHz Wi-Fi 頻譜的中心，這意味著兩個(gè)無線電之間存在干擾的可能性，尤其是在 Wi-Fi 吞吐量非常高且非常密集的 Wi-Fi 環(huán)境中。

各種模擬和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，無線電干擾會(huì)導(dǎo)致輕微的 UWB 數(shù)據(jù)包丟失，從而可能會(huì)間歇性地延長(zhǎng)測(cè)距周期。

為了在不受干擾的情況下實(shí)現(xiàn)完全并發(fā)的 Wi-Fi 和 UWB 操作，UWB 系統(tǒng)可以使用通道 8 和 9，它們與 6-GHz 頻譜相鄰且不重疊。

UWB 的最佳操作通道是什么？有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)嗎？

能夠在多個(gè)通道上運(yùn)行 UWB 增加了容量，因?yàn)樵O(shè)備可以使用不同的通道共存而不會(huì)相互干擾。

另一方面，某些渠道比其他渠道更容易工作， 例如，第 9 頻道提供全球覆蓋，因此可以在任何地區(qū)使用，并且不受第 6 頻道上存在的 Wi-Fi 信號(hào)的潛在干擾的影響。

出于這些原因，第 9 頻道是 FiRa 的唯一強(qiáng)制性頻道。

各國的超寬帶頻譜可用性是多少？

許多國家已經(jīng)為 UWB 操作預(yù)留了頻譜， UWB 的監(jiān)管指南因地區(qū)而異，但建議使用 6.490 和 7.987 GHz 之間的頻率范圍（UWB 頻段 5、6、8 和 9，使用信道 5 和 9）以獲得全球認(rèn)可。

UWB 的擴(kuò)展有多容易？它可以支持多少錨和設(shè)備？

UWB 專為可擴(kuò)展性而設(shè)計(jì)，并已成功部署在使用數(shù)百個(gè)錨點(diǎn)和數(shù)千個(gè)標(biāo)簽的工廠和辦公樓環(huán)境中。

UWB 能夠支持大規(guī)模、高密度的錨點(diǎn)和設(shè)備/標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗褂梅浅６痰臄?shù)據(jù)包和高精度的時(shí)間同步，從而可以構(gòu)建具有精細(xì)同步的高效 TDMA 方案。

UWB 的成本與 BT/藍(lán)牙 LE 相比如何？

UWB 組件使用與 BT/Bluetooth LE 相似的標(biāo)準(zhǔn) CMOS 工藝制造，并且 UWB 裸片尺寸與 BT/Bluetooth LE 設(shè)備兼容。

此外，UWB 芯片組不需要專門的或昂貴的外部組件， 但由于定位用的UWB還是新事物，還沒有達(dá)到BT/Bluetooth LE的生產(chǎn)或部署規(guī)模，所以目前比BT/Bluetooth LE貴。

然而，與類似的無線電技術(shù)一樣，隨著時(shí)間的推移，規(guī)模經(jīng)濟(jì)有望降低 UWB 組件的成本。

當(dāng)存在多個(gè) UWB 系統(tǒng)時(shí)，可靠性如何？

即使在智能手機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施中安裝的 UWB 數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)的情況下，多個(gè) UWB 功能相結(jié)合以確?？煽窟\(yùn)行。

首先，UWB 使用脈沖無線電技術(shù)，具有非常短的數(shù)據(jù)包，降低了沖突的可能性， MAC 也將沖突率保持在較低水平，它可以安排與多個(gè)設(shè)備的測(cè)距會(huì)話。

如果確實(shí)發(fā)生沖突，MAC 仍然可以與其他不協(xié)調(diào)的系統(tǒng)進(jìn)行范圍。另一個(gè)增加 UWB 可靠性的因素是 PHY，它非常強(qiáng)大，可以在嘈雜的環(huán)境中快速恢復(fù)。

假設(shè)操作系統(tǒng)支持它，使用 UWB 連接外圍設(shè)備并以無線 USB 處理方式在設(shè)備之間發(fā)送大文件的能力是什么？

簡(jiǎn)短的回答是肯定的。

一般來說，UWB 能夠在短距離內(nèi)快速傳輸大量數(shù)據(jù)， IEEE 802.15.4z 標(biāo)準(zhǔn)和 FiRa 新增內(nèi)容專注于脈沖無線電，它結(jié)合了簡(jiǎn)單的調(diào)制方案，同時(shí)允許精細(xì)測(cè)距應(yīng)用。

截至今天，IEEE 802.15.4z 標(biāo)準(zhǔn)允許少量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信；速度限制在幾十mbps。