支持全新微定位功能的無線技術(shù)正不斷擴展應(yīng)用用例，其中包括需要更高級別安全性的用例。例如，在汽車行業(yè)，需要在汽車和遙控鑰匙之間進行更安全的身份驗證。這為超寬帶 （UWB） 技術(shù)創(chuàng)造了一個完美的時機來展示其相比于其他技術(shù)在定位、位置檢測和方向方面的獨特優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使其能夠滿足更高的安全性需求。UWB 非常適合支持兩個設(shè)備安全找到彼此并了解彼此在空間中的相對位置的應(yīng)用。

UWB 使用一種稱為飛行時間 （TOF） 的技術(shù)來啟用其安全的身份驗證方法。與通過信號強度估算兩個設(shè)備之間距離的其他技術(shù)不同，TOF 涉及發(fā)送和接收信號，并根據(jù)完整發(fā)送/接收周期所需的時間計算距離。破解信號強度測量結(jié)果相對容易，但時間幾乎不可能偽造。這種高度的安全性使 UWB 在當(dāng)今具有重要意義。

UWB 的三個主要用例包括：

?訪問控制：

將 UWB 嵌入遙控鑰匙等設(shè)備可以實現(xiàn)嚴格的訪問控制，無論是進入安全的建筑物還是汽車均是如此?；?UWB 的系統(tǒng)可以估算 10 厘米內(nèi)的接近距離。訪問系統(tǒng)可以設(shè)置為僅當(dāng)授權(quán)用戶在給定距離內(nèi)時才允許訪問，任何未攜帶 UWB 設(shè)備的人員都將被自動拒絕進入。

?基于位置的服務(wù)：

精確接近度檢測支持基于位置的服務(wù)，例如基于用戶位置的室內(nèi)空間導(dǎo)航和環(huán)境內(nèi)容導(dǎo)航。當(dāng)您從一個房間移動到另一個房間時，系統(tǒng)會提供與每個房間相關(guān)的信息。以博物館或辦公大樓為例，內(nèi)部某個位置的具體信息可輕松獲取。

?設(shè)備到設(shè)備通信：

UWB 允許設(shè)備安全地共享信息，這可以與其定位功能相結(jié)合，將相關(guān)信息從一個設(shè)備推送到另一個設(shè)備。

? UWB 測距：詳細研究

UWB 使用時間短、頻率寬的電子脈沖，因此得名超寬帶。本質(zhì)上，一個 UWB 設(shè)備發(fā)出一個信號，檢測到該信號的設(shè)備發(fā)回一個響應(yīng)信號。這一過程稱為單邊測距或單邊雙向測距。通過測量發(fā)送信號（稱為 ping）和接收答復(fù) （pong） 之間的時間，發(fā)送設(shè)備可以精確計算出二者之間的距離。

在某些情況下，發(fā)送設(shè)備會在收到答復(fù)后發(fā)送另一個信號，這樣兩個設(shè)備便都可以測量時間。這種稱為雙邊雙向測距的技術(shù)為定位增加了第二層安全性和精度。

? 至關(guān)重要的 UWB 質(zhì)量測試

在評估 UWB 設(shè)備性能時，有三個方面的測量十分重要。

監(jiān)管：UWB 信號與許可頻譜重疊，因此務(wù)必驗證設(shè)備是否違反國家頻譜管理機構(gòu)制定的法規(guī)。雖然絕對發(fā)射器功率和功率頻譜模板是主要的監(jiān)管指標，但設(shè)備性能中的其他因素也可指示設(shè)備是否滿足功率模板要求。 這包括發(fā)射器校準和測試脈沖形狀。設(shè)備發(fā)射的功率越高，泄漏到所需信道之外的能量就越多，并且可能干擾相鄰設(shè)備，甚至違反許可頻段。掩碼是指設(shè)備防止由于發(fā)射器的雜散或線性性能而導(dǎo)致信號泄漏的能力，同時功率輸出會影響最終設(shè)備的工作范圍。良好的校準可最大限度地提高功率，同時提供有效的頻譜掩碼性能。

互操作性：UWB 互操作性的一個關(guān)鍵指標是頻率精度。無線設(shè)備使用調(diào)諧電容來調(diào)整決定廣播頻率的晶振。如果此調(diào)諧未正確完成，則會導(dǎo)致載波頻率偏移 （CFO） 或頻率誤差。簡而言之，這意味著該設(shè)備與其他設(shè)備的工作頻率并不完全相同。如果 CFO 很小，設(shè)備將能夠進行通信，但測距測量會存在誤差。如果 CFO 很大，則調(diào)諧不當(dāng)?shù)脑O(shè)備可能根本無法與其他設(shè)備通信。頻率校準是確保設(shè)備互操作性的關(guān)鍵部分。另一種工具是一種稱為歸一化均方誤差 （NMSE） 的測量，它會捕捉系統(tǒng)中的幾種不同效果并提供匯總測量。

飛行時間：關(guān)于校準 TOF，有兩種觀點。一種觀點是在印刷電路板級校準系統(tǒng)，并假定所連天線的無線性能將處于窄容差范圍內(nèi)。另一種方法是測試所裝配的設(shè)備，并使用其實際無線性能校準 TOF。每種方法均有效，但此處的要點是系統(tǒng)中有許多不同的組件和變化來源。我們的目標是最大程度減少變化，達到 UWB 可提供的定位精度。

? 到達角：定義和工作原理

UWB 可采用兩種工作模式：三角測量模式和對等模式。三角測量需要在環(huán)境中放置一系列“錨點”設(shè)備，以供 UWB“標簽”設(shè)備用來比較其相對于多個錨點的位置。 對等操作允許兩個設(shè)備直接通信，而無需在環(huán)境中放置錨點設(shè)備。對等操作要求設(shè)備能夠確定距離和方向。 距離通過 TOF 得出，方向通過到達角 （AoA） 確定。AoA 要求設(shè)備至少有兩個天線。AoA 確定不同天線在檢測傳入信號時彼此之間的時間（或相位）差。憑借該時間（或相位）差提供的信息，設(shè)備便能夠計算信號傳入的角度。

FiRa 聯(lián)盟

FiRa 聯(lián)盟成立于 2019 年，該組織尋求將行業(yè)專家和產(chǎn)品專家凝聚在一起來開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，使 UWB 產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)互操作性并且彼此無縫協(xié)作。在過去的一年里，會員數(shù)量急劇增加。該聯(lián)盟將啟動一項認證計劃，以確保設(shè)備符合 FiRa 規(guī)范的互操作性要求。這項認證計劃將涵蓋物理層功能 （PHY） 和介質(zhì)訪問控制 （MAC） 的一致性測試用例。

認證意味著設(shè)備已在獨立授權(quán)測試實驗室 （ATL） 進行測試，并在經(jīng)過嚴格測試后被證實符合 FiRa 規(guī)范。這可讓制造商和用戶高度確信該設(shè)備可與其他設(shè)備實現(xiàn)互操作。

LitePoint 解決方案

LitePoint 的 UWB 測試系統(tǒng)包括硬件和軟件，可啟用預(yù)編程的測試腳本來最大限度地測試特定芯片。LitePoint 的 IQgig-UWB 是一款經(jīng)過 FiRa 驗證的全集成系統(tǒng)，專為 UWB PHY 層測試而設(shè)計。我們提供適用于 UWB 芯片組和設(shè)備制造商的一站式測試解決方案，包括 FiRa PHY 一致性自動化解決方案。IQgig-UWB 非常適合實驗室或量產(chǎn)環(huán)境、支持 UWB 的模塊和最終產(chǎn)品以及支持 UWB 的汽車、移動、資產(chǎn)跟蹤或醫(yī)療保健設(shè)備。

IQfact+ 是在與領(lǐng)先 UWB 芯片組供應(yīng)商的密切合作下開發(fā)的，這是一種基于軟件、適用于芯片組制造商的一站式校準解決方案。它支持包括 UWB 在內(nèi)的所有關(guān)鍵無線連接技術(shù)。

UWB 技術(shù)為訪問控制、基于位置的服務(wù)和設(shè)備到設(shè)備通信十分重要的各種設(shè)置提供了強大的功能。然而，在最終應(yīng)用中實現(xiàn)的實際性能取決于能否確保關(guān)鍵射頻參數(shù)滿足高精度要求。 這些關(guān)鍵測量參數(shù)旨在確保設(shè)備符合監(jiān)管指南和互操作性要求，并提供良好的用戶體驗。 從測試的角度來看，校準 UWB 設(shè)備的頻率和發(fā)射器功率至關(guān)重要。 需要精確的飛行時間和到達角測量來驗證 UWB 設(shè)備可提供的厘米級精度。LitePoint 的解決方案提供了這種測試，可助力發(fā)掘 UWB 的潛力。

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