帮助您寻找钥匙的追踪器-标签技术有了很大改进，可以支持更多新的使用场景。超宽带（UWB）技术由Apple公司推广，已经由FiRa联盟（FiRa Consortium）进行了标准化。FiRa 2.0规范定义了UWB的使用案例，包括物品定位、室内导航以及指向和触发功能。这些案例突出表明，将UWB与蓝牙对比时，UWB能提供更精确的距离和方向估计。然而，这两种技术并不是替代品，而是互补品。
由于智能手机的普及和易用性，许多UWB应用案例得以实现。Apple公司率先展示了UWB的潜力，但该技术即将变得更加普及。高通公司（Qualcomm）已经开始在其芯片中实施UWB技术，这为UWB在Android手机中普及铺平了道路，使其与在Apple iPhone中的普及程度相当。随着更多手机使用超宽带技术，安装用户基础不断增长，这使得在其他地方增加该技术以实现新的使用案例变得可行。
增加UWB功能需要新的芯片设计。由于UWB技术和蓝牙低功耗（BLE）能更好地协同工作，Ceva开发了集成这两种技术的半导体知识产权（IP）。此外，该公司还创新了技术，以促进UWB与最新的Wi-Fi标准的共存。公司可以在芯片中应用这种IP，不仅限于目前的智能手机和智能标签，还可以应用在更广泛的领域和产品中。
超宽带vs蓝牙
在经过十年的发展后，蓝牙技术首次出现在爱立信T36手机上。自从这款手机问世以来，蓝牙技术已经成为了一项标准功能。它迅速流行起来，不仅可以将手机与耳机、扬声器连接，还可以将电脑与键盘、鼠标连接。就连基础车型也配备了蓝牙功能，用于在驾驶时进行免提通话。
随后，在2000年代中期，即2004到2006年期间，蓝牙低功耗（BLE）技术也发展起来，其工作频率与经典蓝牙相同，并拥有相似的覆盖范围，但它降低了数据传输速率，并进行了其他改进以节省电力。BLE非常适合智能家居和其他物联网（IoT）应用，这些应用中数据传输速率较低，设备（如门锁或标签）必须长时间依赖电池运行，并且成本必须降至最低。
在BLE发展的同时，几家公司也试图商业化UWB技术。他们最初希望利用UWB可以提供更高的理论数据传输速率，超过当时的蓝牙甚至Wi-Fi。支持者们设想，可以将UWB作为USB的无线替代方案，让计算机可以轻松连接外设，消费电子产品也能不再依赖复杂的电缆连接。但是，实际使用中UWB的表现不如预期，并且标准制定过程中的激烈竞争使得这些计划未能实现。
2019年，Apple在iPhone 11机型中加入了UWB功能，使该技术重新受到关注。宝马公司在2022年款汽车上增加了这一功能。自从这些产品推出以来，其他智能手机和汽车也纷纷增加了UWB功能，Apple推出AirTags后，推动了大规模的UWB采用。
智能手机，汽车和标签都采用了UWB，但不是用于高速数据传输，而是用于空间感知。这项技术之所以出色，是因为它利用宽广的500 MHz信道和脉冲调制技术，有效地减少了噪声和多径干扰的影响，它还能够帮助精确估算无线信号的飞行时间（ToF）和到达角度（AoA）。
蓝牙5.1增加了空间感知技术，但比不上UWB的精度。在实际应用中，蓝牙在定位设备时的精度大约在一米左右，而UWB可以达到厘米级的精度。即将推出的新蓝牙版本通过采用信道探测技术来提高测距的精度，这种技术利用波形之间的相位差异来估算设备之间的距离。新的蓝牙版本预计可以将测距精度提高到10厘米，但与UWB的测距相比，需要更多的时间，从而造成明显的滞后。UWB还有其他优势，包括强大的安全架构和更快的数据传输速率（31 Mbps）。虽然UWB比BLE消耗更多电力，但在测距方面，它提供了更卓越的用户体验，因为它更准确、速度更快，并且更安全。
不过，在比较UWB与蓝牙时，最好将UWB视为一种补充，而不是问“UWB能否取代蓝牙？”一个设备可以通过BLE发出信号告知自己的存在，并根据需要使用UWB技术建立连接，以利用UWB提供的更快速的数据传输和更精确的定位能力。
新UWB设计将推动其广泛应用
虽然UWB的采用才刚刚起步，但它即将迎来一个重大推动。高通公司（Qualcomm）在其最新的移动组合芯片FastConnect 7900中集成了这项技术，该芯片还支持Wi-Fi 7和蓝牙。与此同时，该公司的主要竞争对手，即联发科技（MediaTek）很可能也会采用UWB技术。由于几乎所有的安卓手机都采用了这两家公司的芯片组，因此UWB将像蓝牙和近场通信（NFC）一样迅速普及。预测显示，到2028年，50%的新手机将支持UWB。
然而，像FastConnect 7900这样同时支持经典蓝牙和Wi-Fi的组合芯片，并不适合许多物联网（IoT）设备。对于那些不需要Wi-Fi的更高数据传输速率或更远传输距离、只需一小块电池供电就能持续工作数月的设备，可以使用仅提供BLE和UWB功能的芯片。这可以是一个仅用于通信的芯片，也可以是集成其他功能的片上系统（SoC）。
从零开始开发这样的芯片需要信号处理和射频（RF）模拟电路方面的专业知识，以及实施无线电协议和实现标准兼容性方面的专业知识。对于芯片制造商来说，幸运的是，Ceva提供了一个结合BLE和UWB无线电的设计许可。这个半导体知识产权（IP）还包含了所有必要的固件。
此外，Ceva的RivieraWaves UWB设计包含了新颖的技术，可以应对来自最新Wi-Fi无线电的干扰。在UWB中，有几个信道位于6 GHz频段，这个频段也被Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7使用，如下图所示。由于Wi-Fi的功率比较高，并且可以使用更宽的320 MHz频道，所以它可能会压过在6 GHz频段工作的UWB无线电，并干扰其测距功能。
图 1。Wi-Fi 5E与Wi-Fi 7的频谱与UWB重叠，且功率谱密度更大。
新的使用案例展示了UWB技术优势所在
FiRa 2.0规范支持的消费类UWB应用包括智能标签、家庭自动化和室内导航。以前的智能标签要么只使用BLE技术，通常会向智能手机发送“我在附近”的信号，然后将其大致的GPS坐标记录在云端；要么使用UWB技术，以获得更高的精度，但只能在封闭的单一供应商生态系统中使用。FiRa是一个由多个供应商支持的联盟，其规范成为了行业标准。FiRa希望其“查找”规范能帮助用户在人群中找到朋友，识别拼车司机，同时还可以用于钥匙、行李和其他标签应用的定位功能。
新的家庭自动化使用案例，即“指向触发”功能，有望改变用户与设备互动的方式。仅使用BLE时，用户若想通过智能手表或智能手机打开或控制设备，必须在应用程序中选择相应设备。然而，使用UWB，用户只需将手表或手机对准设备，就可以选中它。“指向触发”效果也可以用于电视遥控器上，实现点击、拖动和圈选屏幕上的项目，与按下按钮相比，用户体验得到了改善，还可以支持电视游戏的实现。
室内导航UWB使用案例，特别是无跟踪导航。在像医院、机场、商场或餐厅这样的场所，要想定位步行中的人们，需要精确到米级的位置信息，甚至需要评估他们的朝向。尽管智能手机配备了GPS接收器，但在室内效果不佳且无法提供朝向。为了解决这个问题，这些场所可以安装固定的UWB“锚点”，与配备UWB设备或标签的人或物通信；FiRa 2.0规范定义了这些锚点和标签的作用和角色。
在跟踪导航中，这些锚点会将飞行时间（ToF）和到达角度（AoA）的信息发送给一个中央系统来跟踪目标位置。而在未跟踪导航中，处理过程转移到像智能手机这样的设备上，以增强隐私保护并简化固定基础设施的需求。用户可以像使用手机在城市中导航一样，在室内规划自己的路径，如上图所示。
图 2。FiRa 2.0可实现无跟踪室内导航，帮助用户轻松找到商场内店铺和机场登机口。
UWB接下来如何发展？
增强FiRa的开放标准以支持新的UWB使用案例，并将这一无线技术添加到新一波智能手机中，推动该技术走上广泛应用的道路。除了智能标签外，UWB技术还将应用于消费类设备，如电视和灯具，以及安装在固定锚点上，实现室内导航、人物和物体的定位，以及指向触发功能。类似的工业和医疗领域使用案例也将逐渐出现。要让设备配备UWB功能，就需要向芯片制造商提供无线电知识产权（IP），而最好的IP会包括BLE无线电作为补充，并引入创新技术来解决干扰问题。
如需了解更多信息请联系Ceva。
常问问题
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，包括智能标签、无钥匙进入汽车功能、室内导航、智能锁和指向触发接口等等。
UWB能否替代蓝牙？
UWB和蓝牙之间的关系更像是互补品，而不是替代品。在位置查找的应用中，蓝牙或蓝牙低功耗（BLE）可以在各方之间交换数据并提供大致的接近指示，随后UWB技术可以快速准确地定位。因此，智能设备会采用集成了UWB和蓝牙无线电的芯片。UWB的安全架构也使其成为汽车和家庭智能锁的良好选择。
UWB比蓝牙更快吗？
UWB确定距离和位置的速度比蓝牙快得多，因此定位应用程序的响应速度也更快。UWB还具有更高的峰值数据传输速率，高达31 Mbps，这使得需要快速传输大量数据的应用能够更快地执行。
UWB值得吗？
UWB是一项有价值的技术，它支持多种应用场景，如智能标签、室内导航、智能锁和指向触发接口。它正在经历转型，从少数供应商提供的小众能力转变为主流技术。随着它在更多智能手机型号中的应用，越来越多的物联网设备将集成UWB技术，这也会增加其价值。
UWB使用电池吗？
与其他大多数无线电技术一样，UWB也需要电源。然而，配备UWB的智能手机和其他设备可以将UWB保持在低功耗状态，直到需要使用它，从而节省电池电量。
