幫助您尋找鑰匙的追蹤器-標簽技術(shù)有了很大改進，可以支持更多新的使用場景。超寬帶（UWB）技術(shù)由Apple公司推廣，已經(jīng)由FiRa聯(lián)盟（FiRa Consortium）進行了標準化。FiRa 2.0規(guī)范定義了UWB的使用案例，包括物品定位、室內(nèi)導(dǎo)航以及指向和觸發(fā)功能。這些案例突出表明，將UWB與藍牙對比時，UWB能提供更精確的距離和方向估計。然而，這兩種技術(shù)并不是替代品，而是互補品。
由于智能手機的普及和易用性，許多UWB應(yīng)用案例得以實現(xiàn)。Apple公司率先展示了UWB的潛力，但該技術(shù)即將變得更加普及。高通公司（Qualcomm）已經(jīng)開始在其芯片中實施UWB技術(shù)，這為UWB在Android手機中普及鋪平了道路，使其與在Apple iPhone中的普及程度相當。隨著更多手機使用超寬帶技術(shù)，安裝用戶基礎(chǔ)不斷增長，這使得在其他地方增加該技術(shù)以實現(xiàn)新的使用案例變得可行。
增加UWB功能需要新的芯片設(shè)計。由于UWB技術(shù)和藍牙低功耗（BLE）能更好地協(xié)同工作，Ceva開發(fā)了集成這兩種技術(shù)的半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)（IP）。此外，該公司還創(chuàng)新了技術(shù)，以促進UWB與最新的Wi-Fi標準的共存。公司可以在芯片中應(yīng)用這種IP，不僅限于目前的智能手機和智能標簽，還可以應(yīng)用在更廣泛的領(lǐng)域和產(chǎn)品中。
超寬帶vs藍牙
在經(jīng)過十年的發(fā)展后，藍牙技術(shù)首次出現(xiàn)在愛立信T36手機上。自從這款手機問世以來，藍牙技術(shù)已經(jīng)成為了一項標準功能。它迅速流行起來，不僅可以將手機與耳機、揚聲器連接，還可以將電腦與鍵盤、鼠標連接。就連基礎(chǔ)車型也配備了藍牙功能，用于在駕駛時進行免提通話。
隨后，在2000年代中期，即2004到2006年期間，藍牙低功耗（BLE）技術(shù)也發(fā)展起來，其工作頻率與經(jīng)典藍牙相同，并擁有相似的覆蓋范圍，但它降低了數(shù)據(jù)傳輸速率，并進行了其他改進以節(jié)省電力。BLE非常適合智能家居和其他物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用，這些應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸速率較低，設(shè)備（如門鎖或標簽）必須長時間依賴電池運行，并且成本必須降至最低。
在BLE發(fā)展的同時，幾家公司也試圖商業(yè)化UWB技術(shù)。他們最初希望利用UWB可以提供更高的理論數(shù)據(jù)傳輸速率，超過當時的藍牙甚至Wi-Fi。支持者們設(shè)想，可以將UWB作為USB的無線替代方案，讓計算機可以輕松連接外設(shè)，消費電子產(chǎn)品也能不再依賴復(fù)雜的電纜連接。但是，實際使用中UWB的表現(xiàn)不如預(yù)期，并且標準制定過程中的激烈競爭使得這些計劃未能實現(xiàn)。
2019年，Apple在iPhone 11機型中加入了UWB功能，使該技術(shù)重新受到關(guān)注。寶馬公司在2022年款汽車上增加了這一功能。自從這些產(chǎn)品推出以來，其他智能手機和汽車也紛紛增加了UWB功能，Apple推出AirTags后，推動了大規(guī)模的UWB采用。
智能手機，汽車和標簽都采用了UWB，但不是用于高速數(shù)據(jù)傳輸，而是用于空間感知。這項技術(shù)之所以出色，是因為它利用寬廣的500 MHz信道和脈沖調(diào)制技術(shù)，有效地減少了噪聲和多徑干擾的影響，它還能夠幫助精確估算無線信號的飛行時間（ToF）和到達角度（AoA）。
藍牙5.1增加了空間感知技術(shù)，但比不上UWB的精度。在實際應(yīng)用中，藍牙在定位設(shè)備時的精度大約在一米左右，而UWB可以達到厘米級的精度。即將推出的新藍牙版本通過采用信道探測技術(shù)來提高測距的精度，這種技術(shù)利用波形之間的相位差異來估算設(shè)備之間的距離。新的藍牙版本預(yù)計可以將測距精度提高到10厘米，但與UWB的測距相比，需要更多的時間，從而造成明顯的滯后。UWB還有其他優(yōu)勢，包括強大的安全架構(gòu)和更快的數(shù)據(jù)傳輸速率（31 Mbps）。雖然UWB比BLE消耗更多電力，但在測距方面，它提供了更卓越的用戶體驗，因為它更準確、速度更快，并且更安全。
不過，在比較UWB與藍牙時，最好將UWB視為一種補充，而不是問“UWB能否取代藍牙？”一個設(shè)備可以通過BLE發(fā)出信號告知自己的存在，并根據(jù)需要使用UWB技術(shù)建立連接，以利用UWB提供的更快速的數(shù)據(jù)傳輸和更精確的定位能力。
新UWB設(shè)計將推動其廣泛應(yīng)用
雖然UWB的采用才剛剛起步，但它即將迎來一個重大推動。高通公司（Qualcomm）在其最新的移動組合芯片F(xiàn)astConnect 7900中集成了這項技術(shù)，該芯片還支持Wi-Fi 7和藍牙。與此同時，該公司的主要競爭對手，即聯(lián)發(fā)科技（MediaTek）很可能也會采用UWB技術(shù)。由于幾乎所有的安卓手機都采用了這兩家公司的芯片組，因此UWB將像藍牙和近場通信（NFC）一樣迅速普及。預(yù)測顯示，到2028年，50%的新手機將支持UWB。
然而，像FastConnect 7900這樣同時支持經(jīng)典藍牙和Wi-Fi的組合芯片，并不適合許多物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備。對于那些不需要Wi-Fi的更高數(shù)據(jù)傳輸速率或更遠傳輸距離、只需一小塊電池供電就能持續(xù)工作數(shù)月的設(shè)備，可以使用僅提供BLE和UWB功能的芯片。這可以是一個僅用于通信的芯片，也可以是集成其他功能的片上系統(tǒng)（SoC）。
從零開始開發(fā)這樣的芯片需要信號處理和射頻（RF）模擬電路方面的專業(yè)知識，以及實施無線電協(xié)議和實現(xiàn)標準兼容性方面的專業(yè)知識。對于芯片制造商來說，幸運的是，Ceva提供了一個結(jié)合BLE和UWB無線電的設(shè)計許可。這個半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)（IP）還包含了所有必要的固件。
此外，Ceva的RivieraWaves UWB設(shè)計包含了新穎的技術(shù)，可以應(yīng)對來自最新Wi-Fi無線電的干擾。在UWB中，有幾個信道位于6 GHz頻段，這個頻段也被Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7使用，如下圖所示。由于Wi-Fi的功率比較高，并且可以使用更寬的320 MHz頻道，所以它可能會壓過在6 GHz頻段工作的UWB無線電，并干擾其測距功能。
圖 1。Wi-Fi 5E與Wi-Fi 7的頻譜與UWB重疊，且功率譜密度更大。
新的使用案例展示了UWB技術(shù)優(yōu)勢所在
FiRa 2.0規(guī)范支持的消費類UWB應(yīng)用包括智能標簽、家庭自動化和室內(nèi)導(dǎo)航。以前的智能標簽要么只使用BLE技術(shù)，通常會向智能手機發(fā)送“我在附近”的信號，然后將其大致的GPS坐標記錄在云端；要么使用UWB技術(shù)，以獲得更高的精度，但只能在封閉的單一供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)中使用。FiRa是一個由多個供應(yīng)商支持的聯(lián)盟，其規(guī)范成為了行業(yè)標準。FiRa希望其“查找”規(guī)范能幫助用戶在人群中找到朋友，識別拼車司機，同時還可以用于鑰匙、行李和其他標簽應(yīng)用的定位功能。
新的家庭自動化使用案例，即“指向觸發(fā)”功能，有望改變用戶與設(shè)備互動的方式。僅使用BLE時，用戶若想通過智能手表或智能手機打開或控制設(shè)備，必須在應(yīng)用程序中選擇相應(yīng)設(shè)備。然而，使用UWB，用戶只需將手表或手機對準設(shè)備，就可以選中它?！爸赶蛴|發(fā)”效果也可以用于電視遙控器上，實現(xiàn)點擊、拖動和圈選屏幕上的項目，與按下按鈕相比，用戶體驗得到了改善，還可以支持電視游戲的實現(xiàn)。
室內(nèi)導(dǎo)航UWB使用案例，特別是無跟蹤導(dǎo)航。在像醫(yī)院、機場、商場或餐廳這樣的場所，要想定位步行中的人們，需要精確到米級的位置信息，甚至需要評估他們的朝向。盡管智能手機配備了GPS接收器，但在室內(nèi)效果不佳且無法提供朝向。為了解決這個問題，這些場所可以安裝固定的UWB“錨點”，與配備UWB設(shè)備或標簽的人或物通信；FiRa 2.0規(guī)范定義了這些錨點和標簽的作用和角色。
在跟蹤導(dǎo)航中，這些錨點會將飛行時間（ToF）和到達角度（AoA）的信息發(fā)送給一個中央系統(tǒng)來跟蹤目標位置。而在未跟蹤導(dǎo)航中，處理過程轉(zhuǎn)移到像智能手機這樣的設(shè)備上，以增強隱私保護并簡化固定基礎(chǔ)設(shè)施的需求。用戶可以像使用手機在城市中導(dǎo)航一樣，在室內(nèi)規(guī)劃自己的路徑，如上圖所示。
圖 2。FiRa 2.0可實現(xiàn)無跟蹤室內(nèi)導(dǎo)航，幫助用戶輕松找到商場內(nèi)店鋪和機場登機口。
UWB接下來如何發(fā)展？
增強FiRa的開放標準以支持新的UWB使用案例，并將這一無線技術(shù)添加到新一波智能手機中，推動該技術(shù)走上廣泛應(yīng)用的道路。除了智能標簽外，UWB技術(shù)還將應(yīng)用于消費類設(shè)備，如電視和燈具，以及安裝在固定錨點上，實現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航、人物和物體的定位，以及指向觸發(fā)功能。類似的工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域使用案例也將逐漸出現(xiàn)。要讓設(shè)備配備UWB功能，就需要向芯片制造商提供無線電知識產(chǎn)權(quán)（IP），而最好的IP會包括BLE無線電作為補充，并引入創(chuàng)新技術(shù)來解決干擾問題。
如需了解更多信息請聯(lián)系Ceva。
常問問題
UWB有什么用途？
如今，UWB的主要使用案例集中在位置查找方面，包括智能標簽、無鑰匙進入汽車功能、室內(nèi)導(dǎo)航、智能鎖和指向觸發(fā)接口等等。
UWB能否替代藍牙？
UWB和藍牙之間的關(guān)系更像是互補品，而不是替代品。在位置查找的應(yīng)用中，藍牙或藍牙低功耗（BLE）可以在各方之間交換數(shù)據(jù)并提供大致的接近指示，隨后UWB技術(shù)可以快速準確地定位。因此，智能設(shè)備會采用集成了UWB和藍牙無線電的芯片。UWB的安全架構(gòu)也使其成為汽車和家庭智能鎖的良好選擇。
UWB比藍牙更快嗎？
UWB確定距離和位置的速度比藍牙快得多，因此定位應(yīng)用程序的響應(yīng)速度也更快。UWB還具有更高的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率，高達31 Mbps，這使得需要快速傳輸大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用能夠更快地執(zhí)行。
UWB值得嗎？
UWB是一項有價值的技術(shù)，它支持多種應(yīng)用場景，如智能標簽、室內(nèi)導(dǎo)航、智能鎖和指向觸發(fā)接口。它正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型，從少數(shù)供應(yīng)商提供的小眾能力轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁骷夹g(shù)。隨著它在更多智能手機型號中的應(yīng)用，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將集成UWB技術(shù)，這也會增加其價值。
UWB使用電池嗎？
與其他大多數(shù)無線電技術(shù)一樣，UWB也需要電源。然而，配備UWB的智能手機和其他設(shè)備可以將UWB保持在低功耗狀態(tài)，直到需要使用它，從而節(jié)省電池電量。
