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如果您有通信工程、电磁波、无线电专业基础，这样更加有助于您理解UWB。这一条件为必要不充分条件。看完本文之后，可能也有助于您理解无线电相关知识！
专业名词:电磁波、脉冲编码调制、频谱、带宽、香农定理、无线载波、调制解调、线性卡尔曼滤波！
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一、是UWB技术？
UWB是（ultra wide band）的简称，其中文名为“超宽带技术”。我们为什么需要英文简称，很大一部分原因和它的起源有关。与它平行的概念有WiFi、Bluetooth（蓝牙）RFID（射频）等等。其中WiFi和蓝牙为我们大众所知，而UWB技术还在发展之中。它们都属于WPAN（个人无线局域网）家族
言归正传，UWB于1960年起源于美国，后用于美国军方。2002年FCC开放频带，UWB得以在民用领域应用。
二、引入：香农定理
香农定理是所有通信制式最基本的原理，它描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。其用公式可表示为：
C=B*log_2〖（1+S/N）〗
其中：C是信道支持的最大速度或者叫信道容量；B是信道的带宽；S是平均信号功率；N是平均噪声功率；S/N即信噪比。
香农定理给出了信道信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。
三、故UWB自身特点
系统容量大，传输速度快
根据香农信道容限公式，带宽越宽，系统的最大传输速率就越大。传统的无线载波通信系统由于频带窄，必须采用多进制的调制方式才能使信号的传输速率达到100Mbps以上，而UWB通信的带宽都在500MHz以上，其传输速率可达到1Gbps以上。
发射功率低
IR-UWB具有1GHz以上的频带宽度，极大的带宽保证了较低的发射功率。在短距离无线通信应用中，发射机发射的UWB信号功率要低于1mW，这大大延长了电池寿命，保证了较长的系统工作时间，同时对人体的辐射危害也更小。
多径分辨率高
UWB信号采用持续时间很短的窄脉冲，具有较强的时间和空间分辨率，因此具有良好的抗多径性能
系统保密性好
UWB发射功率低，仅在1mW以下， 功率谱密度要低于普通的环境噪声，这很好地保证了UWB信号的安全性。
穿透能力强
窄脉冲具有很强的穿透能力，可以帮助比如警察搜寻隔墙的逃犯，以及解救那些被围困在建筑物里面的人们。
定位精度高
UWB信号具有超宽频带的特性，使得UWB系统的距离分辨精度可达到厘米级，这是其它窄带系统望尘莫及的。
四、数学标准定义
超宽带技术是一种新的无线通信技术，利用纳秒（ns）至皮秒（ps）级的非正弦波窄脉冲传输数据，时间调制技术可以大大提高其传输速度，而且功耗低，并且具有准确的定位能力。
UWB带宽有两种定义方式：
▪ 1： 相对带宽不小于20%，如下：
(〖(f〗_h-f_l))/f_c >20%
2.带宽不小于500MHZ
辐射功率ERIP： < -41.3 dBm / MHz
▪ 传统的超宽带实现技术，脉冲无线电（Impulse Radio）
ı基本通信频段
▪ 0 – 960 MHz、 3.1 GHz – 10.6 GHz；目前一般在后者，前者将用来5G移动通信使用。
UWB标准协议802.15标准委员会，其中我们熟悉的是802.11是WiFi协议标准。
五、UWP物理层结构
协议封装
物理层框架结构
信号层结构
SHR：同步头前导码，由同步部分和SFD（帧开始）部分组成
▪ Preamble：前导码用于时钟/载波捕获和接收机训练
▪ SFD：开始帧分隔符，用于帧同步
ıPHR:PHY报头，比特率110或850 kb/s，表示符号速率、PSDU的长度
ıPSDU:PHY业务数据单元，比特率用PHR表示
UWB脉冲编码
时域
Ook开关键控
BPSK相移键控
BPM Burst Position Modulation
六、UWB室内定位原理
（TDOA）到达时间差定位
TDOA(Time Difference of Arrival)是对TOA算法的改进，不是直接利用信号到达时间，而是通过检测信号到达多个严格时间同步基站的到达时间差来计算标签的位置，该方法不需要标签和基站保持时间同步。基站之间进行同步比基站和移动终端之间进行同步要容易实现得多。这使得TDOA定位比TOA定位要更加容易实现，所以 TDOA定位的应用非常广泛。
- 时间同步分有线时间同步和无线时间同步：
✓ 有线时间同步通过专用的有线时间同步器进行时钟分发，精度~0.1ns，但时钟网络的部署和维护代价以及成本较高。
✓ 无线时间同步不需要特殊同步设备，精度~0.3ns低于有线时间同步，不过其系统部署维护和成本相对较低。由于无线时间同步从部署维护难度，系统扩展灵活性，和成本上都优于有线时间同步；
数学模型
目前，混合定位技术是UWB定位研究领域中的新趋势，具有广大的发展前景
参考文献：
【1】Jason Wei Test Solutions for UWB Applications Internal – JW V4-20200929
【2】王鹏，方震，夏攀，等. 面向移动健康应用的 UWB 室内定位方法[J]. 导航定位学报, 2020, 8(6): 37-45.（WANG Peng, FANG Zhen, XIA Pan, et al. An UWB indoor positioning system for mobile health application[J]. Journal of Navigation and Positioning, 2020, 8(6): 37- 45.）DOI:10.16547/j.cnki.10-1096.20200606.