UWB的機會在哪里？

UWB真正進入人們的視野，是緣起于2019年，蘋果公司在iphone11上搭載的U1芯片，利用UWB技術的超高精度定位能力，提高了手機的定位精度，能夠感知周圍手機的準確位置，蘋果將其命名為空間感知能力（Spatial Awareness）。

緊接著，小米也推出了具備UWB技術的手機—“一指連”，基于這項“一指連”技術，手機和智能設備將具備空間感知能力，猶如“室內GPS”。當手機指向智能設備，控制卡片就能自動彈出，能夠直接進行操控。

目前在UWB芯片市場，Qorvo處于比較領先的地位。在上海慕尼黑電子展上，Qorvo市場經(jīng)理Dash Kong表示：“UWB本身不是一個新技術，自上世紀60年代被提出以后，最早被應用于軍事雷達探測。盡管蘋果手機在2019年開始采用該技術，但在安卓手機等消費市場一直沒有很好的增長，目前UWB在非車規(guī)的應用還是以傳統(tǒng)的定位為主，包括礦山人員定位、工廠物流等?！?/p>

圖|上海慕尼黑電子展Qorvo展臺

何為UWB

超寬帶UWB（Ultra Wide Band）是一種無載波通信技術，其傳輸距離通常在10m以內，UWB不同于傳統(tǒng)的通信技術，它通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實現(xiàn)無線傳輸，由于脈沖時間寬度極短，因此可以實現(xiàn)頻譜上的超寬帶，美國聯(lián)邦通訊委員會FCC分配給它的頻帶從3.1GHz到10.6GHz，總共7.5GHz的可用頻譜帶寬，相對帶寬超過100%。

UWB技術有很多優(yōu)點：

• 定位精確

沖激脈沖具有很高的定位精確，采用超寬帶無線電通信，很容易將定位與通信合一。超寬帶無線電具有極強的穿透能力，可在室內和地下進行精確定位，而GPS定位系統(tǒng)只能工作在GPS定位衛(wèi)星的可視范圍之內。與GPS提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置，其定位精度可達厘米級。

• 抗干擾性能強

UWB采用跳時擴頻信號，系統(tǒng)具有較大處理增益，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，接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產(chǎn)生擴頻增益。因此，與IEEE802．11a、IEEE802．11b和藍牙相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強的抗干擾性。

• 傳輸速率高

UWB的數(shù)據(jù)速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s，高于藍牙100倍。

• 消耗電能小

通常無線通信系統(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。

• 保密性好

UWB保密性表現(xiàn)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(shù)據(jù)；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。

• 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(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工作時間，且其電磁波輻射對人體的影響也會很小。

Dash Kong表示：“從UWB本身技術來說，目前市場上有三大主流應用方向：第一，具有非常高精度的測距和角度測量，能夠有好的空間感知。第二，UWB的中心頻率在8GHz左右，避開了不管是家庭生活還是辦公場景中噪音比較多的頻段2.4GHz，可以提供很低的延時以及比較大的帶寬的數(shù)據(jù)傳輸，如應用在包括音頻或者視頻傳輸。第三，周邊環(huán)境的感知，如雷達?！?/p>

汽車市場有望帶動UWB

自蘋果手機推出UWB技術應用后，目前市場上并沒有特別殺手級的應用，來真正把UWB普及到每一臺手機、每一個設備中，而汽車市場可能是能打開UWB市場的一個契機。

Qorvo高性能產(chǎn)品事業(yè)部高級銷售總監(jiān)James Huang，表示：“UWB技術在汽車市場的應用主要是兩方面：

一方面是精確定位，在汽車車身的各個方向，離車一定距離，可以做各種各樣的汽車車門開啟應用、氛圍燈等，同時UWB可以和安全芯片共同工作，安全性非常高，可以很好的避免車輛被盜事件。

另一方面是感知周圍環(huán)境，因為UWB的精度非常高，應用它對人體生物的呼吸來感知車內有沒有生物（該標準歐洲已經(jīng)在推廣中），防止大人不小心把門關了，車內的小孩還沒出來，可能造成安全隱患。用UWB技術就可以檢測到關門之后車內有沒有活體存在，給車主報警提示或者直接不讓車主關上車門等。

上述兩個應用會促使UWB在汽車市場的應用推廣，而相應的，汽車用戶需要用手機中的UWB芯片和汽車的UWB芯片進行交互，進而手機UWB芯片的大規(guī)模應用會反向推動其他消費類電子使用UWB技術?！?/p>

目前，國內外多家汽車主機廠已開始布局UWB技術。路虎攬勝為確保被動進入系統(tǒng)的安全，已從2018年起開始應用UWB技術；2022年初，蔚來ET7車型全系支持UWB鑰匙定位功能（采用UWB+藍牙+NFC融合技術）。此外，寶馬、現(xiàn)代等汽車廠商均有計劃推出搭載UWB數(shù)字鑰匙功能的車型，UWB數(shù)字鑰匙將迎來規(guī)模化量產(chǎn)。

所以若UWB技術在汽車市場發(fā)展起來，會推動USB技術在消費電子市場的快速增長，包括手機和穿戴設備。手機和穿戴設備對于整個UWB生態(tài)是非常重要的關鍵點，因為它們會構建一個很好的平臺，基于這個平臺，設備廠商就會開發(fā)很多應用類產(chǎn)品，包括位置信息、雷達偵測，空間的雷達感知等。

但需要指出，現(xiàn)階段，UWB技術受限于能提供車規(guī)級芯片的廠商有限，所以其早期成本確實比藍牙高一些，但伴隨UWB技術的發(fā)展和各類玩家的加入，預計未來這一技術的成本會隨著批量應用而下降。

寫在最后

UWB相比其他主流通信技術，最核心的能力就是精準定位與測距，再加上其功耗低，十分適合手機、耳機這種電量緊張的穿戴設備完成小范圍的高精度定位。此外，智能家居方面，實現(xiàn)屋內智能電視、智能門鎖、智能音箱、空調以及掃地機器人等新領域的空間感知、空間定位，也能基于UWB技術實現(xiàn)。

未來UWB會成為一種跟藍牙、WiFi相似普及程度和規(guī)模的無線技術，汽車市場將會是一味強力催化劑。