超宽带(UWB)是什么?
超宽带(UWB)是最广泛使用的无线标准的高分辨率和短程定位和测距以及数据通信。超宽频脉冲无线电技术,500 MHz的最小带宽,sub-GHz和3.1 - -10.6 GHz范围内操作。
超宽频也有一个最大的功率谱密度-41.3 dBm / MHz所有频率,远小于WiFi,蓝牙®、无线个域网®,GPS和避免干扰这些支持短程通信无线信号。金宝app宽带使用短脉冲(< 2 ns)传输,使它不受多路径衰落并支持位置和范围的应用程序。金宝app
其他应用程序支持的超宽频是:金宝app
- 安全访问控制
- 安全的无线支付
- 无线医疗传感器
- 设备间通信
超宽频特性,使这些特性有:
- 500 MHz带宽范围:1.3 GHz;脉冲持续时间:< 2 ns
- 炒的时间戳顺序(STS)进行安全通信
- 脉冲重复频率(脉冲)从3.9 MHz至249.6 MHz不同信道条件下,和峰值脉冲重复频率为499.2 MHz
- 自定义调制方案和保护间隔,以避免干扰和多路径效应
- 单纠错和双重错误检测(secd)编码的序言,载荷和Reed-Solomon编码,½的卷积码率约束长度的3或7
超宽频与MATLAB
您可以使用MATLAB®无线个域网通信工具箱™®和超宽频库实现和测试超宽频特性与参考例子运开MATLAB代码。您可以使用MATLAB来实现最新的超宽带修正案(15.4 z),或以前的15.4。您还可以使用MATLAB模拟各种定位和测距算法使用超宽频波形生成,端到端超宽频模拟收发器,定位和测距的例子。
超宽频技术规范
超宽频规范被首次提出在802.15.4a修正案的IEEE 15.4标准。这个修正案指定了高效的脉冲重复频率(合)物理层(体育)和低利率的脉冲重复频率(单体)PHY当时修正案15.4中引入f。最新的改进提出了修正案15.4 z,增加模式提高设备能力和安全特性到现有合LRP-PHYs。
MATLAB提供的例子,实现以下模式:
- 基础脉冲重复频率(BPRF),平均脉冲重复频率为62.4 MHz
- 高脉冲重复频率(HPRF),脉冲重复频率是124.8 MHz或249.6 MHz
炒的时间戳顺序(STS)字段是一个安全特性引入的IEEE标准802.15.4z增强数据完整性。传播的STS BRPF和HPRF模式字段是可选的。
图1显示了符号和802.15.4a调制方案。系统的卷积编码器用于识别的两种可能的破裂位置调制间隔(TBPM)。传输只能发生在第一或第三季度。传播后N体外循环每破裂(芯片),校验位用于超宽带脉冲调制的二进制相移键控(BPSK)。破裂的位置标识使用一个整数值由传播序列。每一个传输由警卫间隔垫。MATLAB的例子合超宽频IEEE 802.15.4a / z波形的一代模型的这些方面的信号。
图1所示。确定破裂位置调制和BPSK 802.15.4a IEEE标准。
表1比较了超宽频修正案的内部标准IEEE 802.15.4。提供服务
| 超宽频修正案 | 数据速率 | 乐队(GHz) | 调制 | 用例 |
|---|---|---|---|---|
| 15.4 | < 27 Mbps | < 1 & 3.1到10.6 | 破裂的位置调制(BPM)和BPSK | 家庭和工业自动化等 |
| 15.4度 | < 1 Mbps的 | < 1 & 6.3到9.2 | 脉冲位置调制(PPM),通断键控(书) | 不等,有源射频识别(RFID),节能的物联网(物联网)应用程序 |
| 15.4 z | < 27 Mbps | < 1 & 3.1到10.6 | 传播的结合。BPSK和保护间隔 | 免提的访问控制、基于位置的服务和点对点通信 |
表1。超宽频的标准。
超宽频收发器
图2显示了一个超宽频收发器。发射机链由PHY头包含信息,比如数据速率帧长度和序言持续时间。PHY头由secd编码。负载受到上层使用Reed-Solomon编码编码。标准802.15.4z添加一个可选的STS字段数据的完整性。另一个块卷积编码器的率½和约束长度串接3或7的编码比特流转换复杂的符号,符号映射器之前,也传播部分使用传播序列长度和芯片。脉冲整形后,超宽带信号在空气传播。你可以找到这些步骤的实现合超宽频IEEE 802.15.4a / z波形的一代。
超宽频接收机是一个简单的能量检测器,实现为一个镜像的发射机与第一个块作为integrate-and-dump过滤器。你可以找到完整的收发器实现的端到端模拟合超宽频IEEE 802.15.4a / z体育。
图2。使用超宽频收发器。
超宽频定位和测距
MATLAB支金宝app持定位和测距技术使用媒体访问控制(MAC)层和物理层帧内部符合IEEE 802.15.4标准提供服务和IEEE 802.15.4z修正案。三个广泛实现测距技术:
- 单面双向测距(SS-TWR):一个设备估计两个设备之间的距离在两个方向使用帧传输的无线802.15.4z链接
- 双面双向测距(DS-TWR):这两个设备估计两个设备之间的距离在两个方向使用帧传输的无线802.15.4z链接
- 单向测距/到达时差(OWR /目标辐射源):Network-assisted定位,一个设备与一组同步通信节点估计设备的位置
你可以找到MATLAB SS-TWR的例子在使用IEEE 802.15.4z超宽频范围,OWR /目标辐射源超宽频使用IEEE 802.15.4z本地化。
OWR /目标辐射源,设备局部周期性地广播短消息称为眨眼。周期性消息之间的目标辐射源位置的设备在一个双曲表面每一对同步节点。所有双曲表面的交点(超过每一对同步节点)给设备的位置估计。
图3显示了一个OWR /目标辐射源的结果在MATLAB仿真。
图3。查看OWR /目标辐射源定位的MATLAB仿真结果。
超宽频为什么重要?
- 超宽频为个人提供了一个替代物理层和身体区域网络,主要功能在3.1到10.6 GHz范围,这是那么拥挤的ISM(工业、科学和医疗)乐队
- 超宽频低易受多径衰落,可以处理低信噪比,为安全通信提供了额外的支持金宝app
- 超外差收发器架构相比,超宽频系统提供简单,小天线通过芯片内部的高频率是可以伪造的
- 超宽频脉冲持续时间远远短于符号的其他技术,支持高精度和低延迟的测距和定位,如表2所示金宝app
| 技术 | 超宽频 | 蓝牙 | 无线网络 | 射频识别 | 全球定位系统(GPS) | 5克 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 精度 | 1厘米 | 1 - 5米 | 5 - 15米 | 1米 | 5 - 20米 | 10米 |
| 延迟 | < 1女士 | > 3 s | > 3 s | 1 | 100毫秒 | < 1 |
表2。比较技术用于测距和定位。
