超宽带（UWB）及其意义【解释】

从三星新发布的 Note 20 Ultra 到 Apple 的最新产品：iPhone 11 系列（去年发布），我们开始看到超宽带（UWB）技术进入智能手机，制造商（尽管有几个，目前）开始在他们的顶级产品上实施它。 就 Apple 而言，该公司声称从 UWB 中受益最多的是 AirDrop，而对于三星来说，它是 Nearby Share（谷歌相当于 AirDrop），该技术有望改善无线内容共享的体验。 但究竟什么是超宽带技术，它是如何工作的，它的一些应用是什么？ 在这个解释器中对这些以及更多的答案。

什么是超宽带 (UWB)？

UWB 是一种空间感知技术，可帮助智能手机有效地定位附近的设备以建立连接和传输内容。 从本质上讲，它是一种旨在用于短距离并使用无线电技术来定位附近的设备并与之通信的协议。 为此，该技术利用大部分无线电频谱来利用非常低功率和高带宽的无线电波在设备之间交换数据和信息。 事实上，超宽带这个名称来自于该协议对具有较高带宽（500 MHz）的相对较宽的频率范围（3.1 至 10.6 GHz）的依赖。

尽管是 Apple 在 2019 年首次在其 iPhone 11 系列（使用 U1 芯片）的智能手机上实现了 UWB，但该技术已经存在了几十年。 总的来说，最初受到限制，美国军方是唯一拥有使用该技术权利的机构。 最终，几年后，在 2002 年，联邦通信委员会 (FCC) 授权未经许可使用 UWB（在 3.1 到 10.6 GHz 之间的频率范围内），该技术开始在电信、雷达、成像、和类似的领域。

谈到该技术在智能手机和其他应用中的实现，UWB 可用于帮助设备在较小的物理空间中发现附近的设备/对象，以便更准确地定位（或与之通信）它们。 在 Apple 的 iPhone 11 系列中，该技术使用 U1 芯片，这有助于设备精确检测附近可以通过 AirDrop 接受内容的其他设备。 因此，使设备之间的发现和通信变得快速而轻松，并为用户提供了简单地指向设备以发现和传输内容的能力。

与 Apple 一样，随着新发布的 Note 20 Ultra，三星遵循同样的原则，并在此基础上构建该技术，以改善使用 Nearby Share 的体验——谷歌的本地内置无线内容共享实用程序——通过使设备发现和通信快速、准确和方便。

超宽带 (UWB) 技术如何工作？

为了能够发现设备并与之通信，超宽带技术涉及使用发射器和接收器。 该过程通常涉及一个 UWB 发射器，该发射器利用大频谱的无线电波并利用具有高带宽（和非常低功率）的波在一个区域内以小的周期性时间间隔发送脉冲。 当这发生时，另一端的接收器捕获这些脉冲并将它们转换为数据以根据需要执行进一步的操作。 此外，根据使用 UWB 技术的用例场景，可以相应地对其进行修改和使用。

当两个智能手机（配备 UWB）之间发生类似的通信时，测距是使用飞行时间 (ToF) 测量来完成的，这在 RADAR（无线电检测和测距）中使用。 简而言之，ToF 是脉冲穿过两点之间的距离所需的时间。 由于与 UWB 一起使用的无线电波功率非常低（和高带宽：500 MHz），因此更容易以更快的速度传输大量脉冲。 因此，考虑到更好的实时定位精度。

尽管所使用的波的高带宽在短距离中继数据方面很有用，并且它的高频率有助于保存大量数据，但对于构​​成许多障碍物（如墙壁）的相当大的物理空间来说，情况并非如此。 由于与同样使用无线电波的 Wi-Fi 不同，UWB 无法有效地将信号穿透墙壁，因此需要清晰的视线 (LOS) 才能更好地进行通信和发现。 此外，在某些情况下，需要外部天线系统来扩大范围，进而扩大接收。

超宽带 (UWB) 与蓝牙和 Wi-Fi 有何不同？

无论您谈论的是哪种无线电技术，无论是 UWB、Wi-Fi 还是蓝牙，它们中的每一种都可以用于实时定位系统。 这意味着这些无线技术确实提供了帮助定位对象或发现其附近的其他设备的能力。 因此，可以根据系统的要求和应用在系统中使用——尽管它们的功效在很大程度上是它们的区别。

Wi-Fi 是用于连接的最常见和广泛采用的无线网络协议之一。 它主要用于网络和互联网访问。 不同版本的 Wi-Fi 提供不同的范围和速度，其中 2.4GHz 和 5GHz 是主要使用的频段。 与 UWB 不同的是，Wi-Fi 使用窄频带，传输速率要低得多，这是它相对于 UWB 的最大缺点之一。 此外，由于波段具有高吸收率，因此它们需要清晰的 LOS 以提供更好的连接性。 用于确定连接质量的关键指标通常是其信号强度，这在互联网连接的情况下有效，但在可发现性方面则不然。 这正是限制 Wi-Fi 成为发现和定位附近物体的首选协议的原因。

与 Wi-Fi 非常相似，蓝牙也依赖于窄频带中的波，因此无法提供其竞争对手 UWB 广播脉冲的功效。 同样，在发现附近物体时，蓝牙使用信号强度作为确定信号质量的指标，正如我们已经提到的，这并不是识别附近物体准确位置的最有效方法。 因此，与 Wi-Fi 一样，蓝牙在发现附近的物体和设备方面也落后于 UWB。

超宽带（UWB）有哪些应用？

由于该技术能够准确地发现附近的设备并以快速、轻松的方式无线传输内容，因此有许多 UWB 可以证明是有益的用例场景。 而且，在某些情况下，甚至比目前使用的协议更好。

除了智能手机，该技术有助于内容共享或帮助确定/定位附近的其他设备，UWB 还可用于增强现实 (AR)、导航、移动支付、车辆访问、室内导航、资产跟踪、汽车行业、医疗应用和各种其他用途。

超宽带 (UWB) 技术对未来有何影响？

正如我们在最新的三星产品 Galaxy Note 20 Ultra 中看到的那样，该公司正在设备上实施 UWB，以通过 Nearby Share 提供更好的功能。 当然，这只是该公司目前强调的利用 UWB 技术的一种应用。 可能还有许多其他用例场景可以使用。 同样，Apple 在其 iPhone 11 系列中采用相同的产品也可以为其他应用程序利用准确的位置数据打开可能性，以便在开发人员完全访问 U1 芯片并开始时提供更好的功能（甚至是新功能）利用它的力量。

同样，我们也可以看到资产追踪公司使用 UWB 来让用户准确追踪他们的财物并更好地控制他们的财物。 更不用说应用部分的一些用例场景，例如医疗领域：它可以提供更好的成像、患者跟踪和对自主手术的更好控制； 汽车行业：可以更好地检测附近的物体，提高自动驾驶体验，同时保证安全； 超宽带的应用前景和使用范围非常广泛，我们希望在未来几年在不同行业看到更好的发展。