UWB 芯片技术

电子报

早在2019年苹果11发布时，其中就有一个不是引人瞩目但却象征着未来射频宽带技术的潮流之一——名为“U1”的UWB芯片。

随后三星的GalaxyNote20系列旗舰手机和国内的小米10都紧随其后加入了UWB超宽带技术。下面就简单为大家介绍一下UWB技术。

UWB，就是Ultra Wideband，超宽带技术。UWB技术起源于20世纪60年代，美国军方开发UWB技术用于雷达系统等系统。随着冷战的结束，UWB技术逐渐转向民用发展，较熟悉的就是无线电脉冲通信。

UWB不同于传统的通信技术，它通过发送和接收，具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短，因此，它可以实现频谱上的超宽带（带宽在500MHz以上）。

这项技术通过超大带宽和低发射功率，可以在维持低功耗水平上，实现快速的数据传输。同时，因为UWB脉冲的时间宽度极短，所以能够实现高精度定位的距离测算。

现在的手机主要就是依靠卫星定位，包括美国的全球定位系统（GPS）、中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯等，都属于卫星定位系统。

平时使用的高德、百度地图等软件，就是依托卫星定位，但是复杂的室内环境，遮挡物较多，卫星信号就可能出现较大的定位误差，无法精确定位。就目前导航来讲，当卫星信号弱时，会借助手机里的陀螺仪进行“校对性”导航（此为后话）。考虑到室内定位的需求越来越重要，UWB技术的特性优势就体现出来了。

1.抗干扰能力强，定位精度高：UWB的带宽很宽，这意味着它能够更好的排除干扰信号的影响，获得更高精度的定位信息。

2.同样发射功率下，覆盖范围比传统技术大得多，能效高于传统技术。UWB具有500MHz以上的射频带宽，这使得UWB通信系统比Wi-Fi、蓝牙等传统系统能效更高。

因此，可以简单地理解为采用UWB技术就能实现高精度的室内定位。

比如搭载UWB技术的手机其定位功能进一步提高，它不仅可以感知自己手机的位置，还可以更快的锁定其他手机的具体位置。以苹果11为例，当一个设备向其他设备传送文件之时，用户只需将装有U1芯片的iPhone指向其中一台同样装有U1的设备，就可以让后者优先获取用户所传递的文件。这就有点像是老师总是从第一排发试卷一样，而U1芯片就是通过空间感知来为其他接收设备进行排序。

UWB可以看成是一种空间定位技术，主要应用于相对封闭的环境之中。比如说在智能家居领域，我们可以依托这种技术假设一种灯光随人动的场景。家里的灯具可以通过手机上的UWB芯片来确定人的位置。当人从客厅走向卧室之时，由于感知到了UWB信号的位置转换，客厅的灯自动关闭，卧室的灯自动开启。这就是UWB未来可能的应用场景之一。

像智能电视投屏、智能音箱播放歌曲、汽车、门锁等搭载5G技术的物联网设备都可以借助UWB技术实现一指操控，省去了打开App操作的麻烦、交互逻辑也更加简单。将来手机作为随身携带的产品，将成为家用智能物联网设备的“万能钥匙”。