UWB賽道快速崛起：推進技術發展，拓展落地應用

電子發燒友網報道（文/李寧遠）作為室內高精度定位技術，UWB技術發展至今稱得上足夠可靠，而且性價比高，能實現厘米級的精準定位。得益于技術帶來的優異定位精度和無縫互聯優勢，UWB技術逐漸在物聯網、消費電子、汽車互聯等相關領域開始鋪開廣泛應用。從智能終端、家庭應用到汽車應用，UWB生態正在逐步完善。

UWB的通信定位技術潛力

UWB技術全稱Ultra Wide Band，是一種建立在脈沖無線電、低功率寬帶信號兩大基石上的無線載波通信技術。UWB技術起源自60年代的脈沖通信技術，因其能夠準確測量飛行時間，最早被應用于軍事雷達探測。起初這一技術并沒有應用在民用領域。

隨著UWB在民用領域的解禁，UWB技術依靠隱蔽性好、傳輸速率高、系統容量大、功耗低、抗干擾能力強等諸多優勢，在通信和定位領域迅速發展普及。UWB并不采用正弦載波，而是利用納秒級非正弦的占空比很低的波窄脈沖作為載體，進行傳輸數據或探測物體，頻譜極寬。

從通信角度來說，由于UWB信號占用了至少500MHz的通信帶寬，傳輸數據的能力是足夠的，只是不適合遠距離傳輸，因為衰減比較嚴重。UWB的工作頻率遠離2.4GHz等繁忙的窄帶通信頻段，因此UWB信號具有強大的抗干擾能力，同時在復雜環境中具有極強的抗多徑能力。而且隨著新的通信協議發布，UWB在實現高速傳輸數據的同時，從物理層就增強了安全通信能力，使用者的數據安全也有保障，比一般的通信系統安全性更高。

測距定位應用，目前UWB最火熱的應用方向。UWB測距定位技術依靠信號傳播時間，和藍牙技術、Wi-Fi技術用于定位的原理一樣，如藍牙5.1、Wi-Fi在往返時間上的LTE和Multi-RTT定位法，不過這些技術和UWB技術相比在定位應用上相比尚處在早期階段。

UWB的定位分單邊測距SS-TWR和雙邊測距DS-TWR，雙邊測距計算量更大但也更精準。而且這種技術的時延很低，能夠即時定位。UWB持續且極短的窄脈沖能在嘈雜的環境中依然精準地被捕捉到。

技術本身的優勢在UWB相關器件的支持下，厘米級定位帶來的豐富應用場景在各類微距定位上有著十足的潛力。

UWB應用生態與前景

UWB的應用生態與發展有著不少組織的推動，首先是UWB聯盟，其次有側重于UWB安全測距的FiRa聯盟、側重于定位位置服務的omlox聯盟，以及側重于汽車應用的UWB車聯網聯盟。這也是目前UWB技術應用最廣泛的幾個方向。

無鑰匙方案是汽車應用領域較新的方向，因其便捷很受歡迎。其他的例如安全支付應用、增強AR/VR應用都也開始出現UWB技術的身影。雖然目前安全支付應用領域里更多的是NFC技術，但是在以后UWB可能將與NFC融合，進一步提高安全支付的可靠性。

根據市場調研機構Techno Systems Research發布的報告，2021年全球UWB芯片市場出貨量超過2億顆，到2027年將會超過12億顆。另外根據ABI Research的測算，2022年UWB設備的出貨量將超五億臺，其中智能手機將會是出貨量最大的市場，緊隨其后的是汽車、智能家居、可穿戴設備、消費電子標簽及實時定位系統。在室內微距定位上優勢明顯的UWB技術，應用前景可期。

UWB模塊中各類器件

一款全集成的UWB定位模組一般由UWB芯片及相關射頻電路、MCU、傳感器、天線、電源幾部分組成。

傳感器會包含IMU在內的多種傳感器，目的是結合IMU的數據改善定位精度。天線部分根據IMU的應用方式有PCB板載天線（標簽應用）和SMA外接天線（基站應用）兩種方案。供電部分為了避免電源噪聲干擾UWB通信，多路獨立DCDC和LDO芯片在其中也發揮著重要作用。

UWB芯片，UWB模組的核心。不同于Wi-Fi、藍牙芯片，UWB芯片設計難度更大，想要實現定位高精度，大帶寬和高采樣率是最基礎的。UWB芯片內部射頻和模擬模塊需要能夠支持更高的帶寬，延遲部分也需要計算的非常精確。另一方面，UWB芯片的定位需要大量算法的優化迭代作為基礎，開發難度和成本自然也就更高。

從行業平均水平來看，目前終端模組主流的定位水平在10厘米左右就已經可以被接受，歐美UWB芯片廠商及相關實驗室可以將UWB定位實現3厘米以內的精度，一些領先的廠商已經將精度提升到1厘米。

國內外UWB芯片廠商進展

Qorvo已在UWB領域深耕多年，當下最主流的UWB芯片無疑是Qorvo的DW系列，根據Qorvo的統計數據，其相關產品已被廣泛應用于40多個垂直市場中，市占率高達70%。Qorvo最新的DW3300Q支持UWB5通道（6.5 GHz）和9通道（8 GHz），同時提供850 Kbps和6.8 Mbps 的數據傳輸速率。該新系列主打汽車應用，移遠通信今年推出的車規級UWB模組AU30Q就是基于DW3300Q打造而成。

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DW系列，Qorvo

NXP，另一家UWB技術領先的行業龍頭，其Trimension系列在物聯網、移動設備市場應用廣泛。在UWB芯片上目前沒有新的系列出來，還是大家熟知的用于移動設備的SR100T、工業應用的OL23DO、物聯網應用的SR150、SR040以及汽車應用的NCJ29D5?；谶@些UWB芯片的相關模塊一直有新的產品出來，如近期Murata基于NXP UWB芯片推出了超小型UWB模塊。

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UWB芯片，NXP

目光轉向國內，專精上游芯片的UWB廠商也不少。紐瑞芯在UWB的定位精度和測量范圍上在全球范圍都處于領先位置。紐瑞芯UWB芯片通過提升采樣速率，在不使用業界常用的卡爾曼濾波的情況下已經能將定位精度拉到1厘米級別，還通過在射頻技術上的創新將測距范圍擴展到100米。近期紐瑞芯面向汽車電子產品的700系列芯片發布了兩款芯片，目前已實現量產，下半年過車規認證；面向VR/AR的800系列新品也實現量產。

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600系列，紐瑞芯

優智聯的UWB SoC芯片ZN1000、ZN2000也已經在多家汽車整機廠、零部件供應商開始測試。從目前的相關消息來看，旗下的UWB芯片很好地解決了小型化和低功耗上應用痛點，處于快速切入市場階段。

馳芯半導體今年推出了CX310和CX500兩款UWB芯片，CX310定位在消費電子和物聯網市場，CX500定位于汽車電子市場。CX310的睡眠功耗、收發功耗指標特別突出，CX500則在集成度上做了進一步提升。

瀚巍微電子的MK系列低功耗技術也很出名，正攜手英飛凌合作共同推進UWB技術在資產跟蹤、PKE數字密鑰、倉庫管理和定位標簽等方面的應用。

寫在最后

越來越多的人認為UWB是僅次于WLAN和藍牙的第三大非蜂窩技術，雖然目前UWB技術還面臨著價格高、技術支持難等問題，但是其應用前景十分明朗。UWB技術的應用已經涉及我們日常生活的方方面面，隨著技術的進步，更多應用場景將被挖掘出來。

同時，UWB技術也在不斷改進，下一代UWB已經開始在研究中。不少技術組織和廠商正在尋求替代編碼，前導方案以及調制方案的辦法，進一步拓展UWB頻譜在準確度、可靠性上的性能。技術發展和產品落地的共同推進下，UWB將給我們的日常生活帶來哪些改變很值得期待。