UWB强势来袭 无线通信技术百花齐放

无线通信技术百花齐放，蓝牙 5.2，WiFi-6，NFC，Cat.1，6G 星链……但毫无疑问的，随着苹果翻牌 UWB，将 UWB 技术植入到 iPhone 以后，业界对于 UWB 的未来，充满了无限的期待。

2019 年 9 月 11 日，苹果发布 iPhone 11，首次内置了 UWB（Ultra Wide Band，超宽带）技术，作为新一代苹果手机的亮点功能，备受市场瞩目。

虽然 UWB 生态还处于形成初期，但毫无疑问，苹果对 UWB 寄予厚望，因为 UWB 不但可以提供短距离高速数据传输，还可以实现精确位置定位。

未来，苹果有可能借助 UWB 技术，构筑一个以 iPhone 为中心的智能硬件生态，将 iPhone 作为一个控制中心，实现与所有支持 UWB 的智能硬件互联互通，比如 VR 眼镜数据传输，比如智能家居控制，比如汽车控制，比如智能物品追踪等等。

苹果在电子产品领域的风潮引领地位不容小觑，如同一只点石成金的金手指，从 iMac 到 iPod，从 iPhone 到 iWatch，从触控大屏、指纹识别到 3D 人脸感测，无一不彰显苹果在电子产品领域的风尚标作用。

特别是苹果推出 AirPods 耳机后，引发了全球 TWS 耳机热潮。但 TWS 耳机过于小巧，很容易丢失，也许是基于这个原因，苹果推出了 UWB，可以实现 AirPods 耳机物品遗失追踪功能？

除了苹果之外，业界很多头部企业也积极参与到 UWB 产业链之中。

2019 年 8 月 1 日，恩智浦、三星、索尼、 博世、 ASSA ABLOY（门锁）、HID Global（门禁）等组建了 FiRa 联盟，参与厂商涵盖 UWB 芯片、设备和应用解决方案商，旨在利用 UWB 技术推动用户无缝体验、形成互联互通生态。

在应用落地方面，恩智浦与大众汽车联手展示了 UWB 技术在汽车领域的应用，推出了 Arteon 概念车型，内置 UWB 模块，提供包括车辆防盗保护、无感车钥匙、无感通行等方面的应用。

图片来源：NXP 官网

同时，FiRa 联盟会员的 Logo 墙上，也出现了不少的中国面孔，小米、清研讯科、浩云科技（300448）、精位科技、OPPO、唐恩科技、中电昆辰、沃旭通讯、联睿电子、四相致新恒高、中国信通院，代表着中国参与 UWB 的新势力。

按这个节奏下去，像蓝牙、WiFi、GPS 一样，UWB 也许很快成为大部分智能终端设备的标配。

UWB 作为一个“古老”的技术，为什么突然变得这么香？

笔者作为国内最早接触 UWB 的一批从业人员之一，起源于 WiMedia 联盟的合作，那还是十几年前的事情，当时提起 UWB，主要还是短距离高速数据传输功能，没有位置定位什么事儿。

跟 WiMedia 联盟的业务合作，也仅仅局限在在国内办办峰会，做一下产业推广，给一个新技术的产业发展烘托一下气氛而已。

这已经是差不多 12 年前的事情了。但实际上，追溯 UWB 技术的历史，还更长久。

UWB 技术诞生于 1960 年代，应用一直局限于军事、雷达定位及测距等方面。直到 2002 年，UWB 才获得 FCC 批准，用于民用和商用通信。

别的主流无线通信技术，说实话，都是换汤不换药，都是利用各种编解码、调制解调、信道利用等底层通信技术，达到功耗、通信距离、传输速率等参数指标之间的平衡。而且都是将数据调制加载到高频的载波上面，才能实现数据的远距离高速传输。

但 UWB 不一样。

UWB 技术是一种新型的无线通信技术，它通过对纳秒级的冲激脉冲进行直接调制，使数据传输速率具有百 MHz 至 GHz 量级的带宽。

也就是说，别的无线通信技术都需要用载波实现信号传输，而 UWB 是直接通过信号脉冲实现信号传输，每个信号脉冲时间极短，只有纳秒级，那传输带宽可不就轻轻松松达到百兆了么？

形象来说，你向张三要几块砖：

张三看了看你，不说话，直接抛过来了 100 块砖头，这是 UWB 无线超宽带。

张三看了看你，把 100 块砖打包，用小推车给你推过来了，这是主流的无线通信技术。

因此，UWB 具有抗干扰性能强、传输速率高、消耗电能小、发送功率小以及高安全性等诸多优势，但也显而易见的，靠脉冲传播，传输距离受限，只能提供十几米以内的近距离传输。

关于扔板砖的案例，主要体现了 UWB 技术的“高速数据传输”的性能，而 UWB 的另一个特性是特别适合于测距和位置定位。

测距和位置定位，二者是不可分割的。要确定位置，和标定点之间的距离是必不可少的参数之一，我们经常所说的“三点确定位置”，就是这个道理，但是这个位置定位，仅仅局限在二维空间。

UWB 通过脉冲数据，TOF（Time of flight，飞行时间）原理，来计算定位基站和移动设备之间的距离，进而通过多组定位基站和移动设备之间的距离，计算移动设备的空间位置（TDOA 法，Time Difference Of Arrival）。

TDOA 定位法的原理非常简单，高中数学的范畴，我们知道，如果知道了移动设备与两个基站的距离差，那么这个移动设备必然位于以这两个基站为焦点的一条双曲线上。

通过测量定位信号从定位基站传播到移动设备的时间差，进而确定距离差，由距离差可以得到一条以这两个基站为焦点的双曲线。如果能测量到多组 TDOA 值，那么便可以得到多条双曲线，多条双曲线的交点即为移动设备的估计位置。

任何一种技术都只是理论，只有付诸应用，才能真正体现其生命力。

笼统来看， UWB 性能主要体现在高速数据传输和位置定位两方面。功能主要包括设备之间数据交互、自动访问控制、位置定位服务，应用场景主要包括消费电子、AR/VR、家居、工厂、停车、精准营销、医院、V2X 等。

从 FiRa 联盟对 UWB 技术的应用规划来看，UWB 应用主要适用于三大场景，出入管理、位置服务和设备间交流。

图片来源：FiRa 官网

三大应用场景主要针对智能家居和智能办公、智慧城市、智慧交通、消费电子、新零售、消费和医疗等领域。

无障碍出入管理（Hands-Free Access Control）是利用 UWB 技术，实现出入门禁管理，当人物靠近门禁时，自动感应、识别完成解锁，替代传统需互动接触的指纹、密码的应用场景；

位置服务（Location-Based Services）是基于 UWB 在多重路径下高穿透力的稳定传输性能， 实现室内精准定位和大数据分析；

设备互联互通（P2P Applications）则主要用于设备之间的数据互联互通，如视频电话会议、自动驾驶 V2X、AR/VR 游戏、远程支付等。

从前面看到，FiRa 联盟中，中国企业参与度较高，已经形成了从芯片到应用解决方案的小生态，具体产业链公司包括：（如有遗漏，请后台联系增补）