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超宽带技术详解

2020年03月13日 15:45 次阅读

超宽带(UWB)是一种无线技术,可以在短时间内以极低功率实现数据的高速传播。超宽带有很多独特的技术特性,是具有极强竞争优势的短距无线传输技术。但该技术在2002年之后才正式被大家关注,主要是该技术之前只能在军方使用,2002年2月,美国联邦通信委员会才正式批准可以用于民用。

超宽带概念

超宽带技术是一种无线载波通信技术,占有很宽的频谱范围,按照FCC的规定,从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB所使用的频率范围。并且数据传输是依靠纳秒级的非正弦波窄脉冲,适用于高速、近距离的无线个人通信。

超宽带技术特点

UWB是一种“特立独行”的无线通信技术,它将会为无线局域网LAN和个人局域网PAN的接口卡和接人技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。

1)抗干扰性能强

UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此,与IEEE 802.1la、IEEE 802.1lb和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB具有更强的抗干扰性。

2)传输速率高

超宽带数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s。有望高于蓝牙100倍,也可以高于IEEE 802.1la和IEEE802.1lb。

3)带宽极宽

UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。这在频率资源日益紧张的今天。开辟了一种新的时域无线电资源。

4)消耗电能小

通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此,要消耗一定电能。而UWB不使用载波。只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能小。

5)保密性好

UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低。用传统的接收机无法接收。

6)发送功率非常小

UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mw的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。况且,发射功率小,其电磁波辐射对人体的影响也会很小。这样,UWB的应用面就广。

超宽带应用场景

1)室内定位

定位信息的加入可以帮助企业更好的整合计划层(ERP)、执行层(MES)、控制层(PCS)三个层级,从而提高生产过程和整个供应链体系的效率,使全范围、全流程实现数据可视化,推动生产体系向高效率、高质量、低成本、高满意发展。

EHIGH恒高UWB室内定位系统定位精度高达10cm,同时具备高动态、高容量、低功耗的优点。不仅提供实时位置显示,还具有历史轨迹回放、人员考勤、电子围栏、行为分析、智能巡检等功能,帮助企业实现智能化管理。

电厂:通过精确定位方式弥补人为疏忽,降低事故风险,全面推动电厂安全管理的标准化和规范化;

仓储物流:UWB高精度位置服务实时管理仓储人、车、物,融合仓储管理系统,实现仓储物流管理的降本增效;

石油化工:零延时精确定位人、车、物的实时位置,直观及时地反映化工业的现场情况、人员状况,提高石油化工行业安全保障的力度及效率;

监狱:高效智慧管理,变被动监管为主动监管,达到事前预防、事中管控、事后查证管理新思路。

2)数据传输

a. 高速数据传输:UWB的理论最大数据传输速度可达1Gbps,伴随5G网的普及,4K电影、游戏、VR、AR将带动数据传输需求的迅速膨胀,更大数据量的文件可能很难再通过蓝牙24Mbps的速度进行传输,未来通过UWB实现AirDrop也是潜在的应用方向。

b. 加密文件传输:基于超宽带(UWB)信号不易被拦截与破解的特性,特殊的身份认证信息、秘钥、安全凭证等加密信息可通过UWB技术传输,并可建立基于测距与安全凭证交互双重认证的新型无感支付模式,从磁条、芯片、RFIDNFC手上拿下身份认证的下一道接力棒。

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