超寬帶(UWB)是一種無線技術,可以在短時間內以極低功率實現數據的高速傳播。超寬帶有很多獨特的技術特性,是具有極強競爭優(yōu)勢的短距無線傳輸技術。但該技術在2002年之后才正式被大家關注,主要是該技術之前只能在軍方使用,2002年2月,美國聯(lián)邦通信委員會才正式批準可以用于民用。
超寬帶概念
超寬帶技術是一種無線載波通信技術,占有很寬的頻譜范圍,按照FCC的規(guī)定,從3.1GHz到10.6GHz之間的7.5GHz的帶寬頻率為UWB所使用的頻率范圍。并且數據傳輸是依靠納秒級的非正弦波窄脈沖,適用于高速、近距離的無線個人通信。
超寬帶技術特點
UWB是一種“特立獨行”的無線通信技術,它將會為無線局域網LAN和個人局域網PAN的接口卡和接人技術帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術。
1)抗干擾性能強
UWB采用跳時擴頻信號,系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。接收時將信號能量還原出來,在解擴過程中產生擴頻增益。因此,與IEEE 802.1la、IEEE 802.1lb和藍牙相比,在同等碼速條件下,UWB具有更強的抗干擾性。
2)傳輸速率高
超寬帶數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s。有望高于藍牙100倍,也可以高于IEEE 802.1la和IEEE802.1lb。
3)帶寬極寬
UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天。開辟了一種新的時域無線電資源。
4)消耗電能小
通常情況下,無線通信系統(tǒng)在通信時需要連續(xù)發(fā)射載波,因此,要消耗一定電能。而UWB不使用載波。只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發(fā)送出去,并且在需要時才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能小。
5)保密性好
UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數據;另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低。用傳統(tǒng)的接收機無法接收。
6)發(fā)送功率非常小
UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通信設備可以用小于1mw的發(fā)射功率就能實現通信。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工作時間。況且,發(fā)射功率小,其電磁波輻射對人體的影響也會很小。這樣,UWB的應用面就廣。
超寬帶應用場景
1)室內定位
定位信息的加入可以幫助企業(yè)更好的整合計劃層(ERP)、執(zhí)行層(MES)、控制層(PCS)三個層級,從而提高生產過程和整個供應鏈體系的效率,使全范圍、全流程實現數據可視化,推動生產體系向高效率、高質量、低成本、高滿意發(fā)展。
品鉑UWB室內定位系統(tǒng)定位精度高達10cm,同時具備高動態(tài)、高容量、低功耗的優(yōu)點。不僅提供實時位置顯示,還具有歷史軌跡回放、人員考勤、電子圍欄、行為分析、智能巡檢等功能,幫助企業(yè)實現智能化管理。
電廠:通過精確定位方式彌補人為疏忽,降低事故風險,全面推動電廠安全管理的標準化和規(guī)范化;倉儲物流:UWB高精度位置服務實時管理倉儲人、車、物,融合倉儲管理系統(tǒng),實現倉儲物流管理的降本增效;監(jiān)獄:高效智慧管理,變被動監(jiān)管為主動監(jiān)管,達到事前預防、事中管控、事后查證管理新思路。
2)數據傳輸
a. 高速數據傳輸:UWB的理論最大數據傳輸速度可達1Gbps,伴隨5G網的普及,4K電影、游戲、VR、AR將帶動數據傳輸需求的迅速膨脹,更大數據量的文件可能很難再通過藍牙24Mbps的速度進行傳輸,未來通過UWB實現AirDrop也是潛在的應用方向。
b. 加密文件傳輸:基于超寬帶(UWB)信號不易被攔截與破解的特性,特殊的身份認證信息、密鑰、安全憑證等加密信息可通過UWB技術傳輸,并可建立基于測距與安全憑證交互雙重認證的新型無感支付模式,從磁條、芯片、RFID、NFC手上拿下身份認證的下一道接力棒。
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