数码实验室 如今成短距离通信技术的新贵,起源于上世纪的UWB技术


数码实验室 如今成短距离通信技术的新贵,起源于上世纪的UWB技术
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集微网消息(文/Jimmy) , 苹果去年发布的iPhone11系列手机均搭载了支持UWB技术的U1芯片 , 当时苹果介绍称 , U1芯片可进一步提升手机定位能力 , 简单来说便是应用于隔空传送 , 距离越近越能先得到响应 。
发布至今 , iPhone11系列被消费者记住的点大多是夜拍 , 超广角 , 快充等 , 对于U1芯片少有人问津 。 不过到了今年 , 传闻中的AirTag或将面世 , 高端头戴式耳机AirPodsStudio被曝搭载U1芯片用以监控佩戴情况 , 相信未来U1芯片会出现在苹果各式各样的产品中 。
数码实验室 如今成短距离通信技术的新贵,起源于上世纪的UWB技术
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很明显 , 苹果对旗下产品植入UWB技术的兴趣很浓厚 , 且不仅只是用于室内定位 。 其实UWB技术并不是一项新技术 , 恰恰相反 , 它的概念始于上世纪初 , 可以算是一项枯萎技术了 。
UWB的诞生
UWB全称UltraWideBand , 译为超宽带 。 UWB的概念最初由Maconi和Hertz在1900年左右提出 , 1927年之后 , 这项技术由于频谱利用率低下被彻底淘汰 。
现代UWB技术是始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术 。 UWB技术利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信 , 故又称为基带通信技术、无线载波通信技术等 。 这项技术由Sperry研究中心的Gerald、Ross、Robbins博士 , 美国天主教大学的Henning、Harmuth博士和USAF开发中心共同提出 。
UWB技术在20世纪70年代获得了重要的发展 , Ross和Robbins博士在1972年-1987年间对时域电磁场波的研究和大量专利使他们成为UWB应用领域上的先锋 。 此后UWB主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中 。 1989年美国国防部首次使用了UWB这一术语 , 意指产生、传输、接收一段持续时间非常短(纳秒或以下)的爆发式射频能量脉冲 。
2002年2月 , 美国联邦通信委员会发布了民用UWB设备使用频谱和功率的初步规定 。 该规定中 , 将相对带宽大于0.2或在传输的任何时刻带宽大于500MHz的通信系统称为UWB系统 , 同时批准了UWB技术可用于民用商品 。 随后 , 日本于2006年8月开放了超宽带频段 。
FCC对UWB的使用制定了非常严苛的规定 , 准许UWB技术用于民用范围的条件是在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz(功率为1mW/MHz)的条件下 , 将3.1GHz-10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信 。
自2002年以后 , UWB技术进入高速发展 , 各种技术方案层出不穷 。 由于UWB背后的可利用价值 , 国际统一的标准制定被提上议程 。
UWB标准的制定
在电气电子工程师学会IEEE中 , UWB属于1999年成立的802.15WPAN工作小组 , 该小组由四个标准化项目组成:IEEE802.15.1、IEEE802.15.2、IEEE802.15.3、IEEE802.15.4 。
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从2002年IEEE开始制定802.15.3a时 , 对于UWB技术的建议出现了两大阵营 。 一个是由英特尔和TI领导的OFDM联盟(MBOA)提出的多频波正交频率复用(MB-OFDM)建议 。 MBOA包括多数世界上最大的半导体、消费电子产品和计算机制造商在内的40个供应商 。
另一个是由摩托罗拉、decaWave和Oki半导体公司的行业组织联合支持的直接序列UWB(DS-CDMA)建议 。 该建议是基于摩托罗拉获得的XtremeSpectrum所创建的技术 。
MBOA在2003年的表决中得到60%的选票 , DS-CDMA在2004年得到多数选票 , 但双方均未满足IEEE规定的75%绝对多数票数 , 因此均未能成为超宽带标准 。 此外 , 两种建议在技术方面差别很大 , 无法互相兼容 , 因此802.15.3a无法统一这二种方案 , 在2006年 , 802.15.3a工作组解散 。