UWB技术踏出双模融合之后，“万物智联”成为可能

最近几年，在科技巨头涌入与应用下，超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）技术的发展可谓“风生水起”，逐渐在无线多媒体通信、雷达、精密定位、穿墙透地探测、成像和测量等领域得到广泛的应用。

最近，三星宣布推出其首款超宽带（UWB）芯片组ExynosConnectU100。据悉，该UWB解决方案具有个位数厘米的精度，针对手机、汽车和物联网（IoT）设备进行了优化，可提供精确的距离和位置信息。因此，三星在UWB技术的布局，被人猜测其有意对标苹果，以开启C端应用场景。

图源：WiserSystems官网

三星还推出了其短距离无线通信解决方案的全新品牌ExynosConnect，整合UWB、蓝牙和Wi-Fi等通信手段。目前，这些技术在当今万物智联的世界中至关重要。实际上，2023年初以来，UWB技术相关的信息也是频频出现，似乎也预示着该技术将在2023年获得更大的应用前景。

科技巨头加持UWB技术

随着技术和应用的相互推进，物联网已经演进到“万物智联”的时代。

那么，如何实现万物智联？这是打造物联网的核心问题。从技术角度而言，高速通信、高精度定位和高分辨力感知是万物智联的底层核心技术。目前，蓝牙、红外、WIFI等连接技术不断得到应用，而UWB技术近年来凭借其在精度、安全性、传输距离等方面的综合优势，逐渐得到专业人士和市场的认可，应用范围不断扩大。

图源：WiserSystems官网

超宽带（UWB）是一种在宽频谱上工作的短距离无线通信技术，其以低功率实现快速数据传输。UWB技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术，是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术。该技术不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大，数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。

UWB技术由于其独特的大带宽特性，能同时实现高速通信（速率31Mbps或更高），高精度定位（精度10厘米或更高），和高分辨力感知（分辨力1厘米或更高）。2002年，美国联邦通信委员会(FCC)公布了UWB技术的初步规范，正式解除其在民用领域的限制，开始走向商业化。

如今，在UWB技术的支持下，“万物智联”的很多应用场景都具备了可能性，比如出行领域的智能汽车、智能停车、公共交通闸机，家居领域的智能家居、智能门锁、健康检测，企业运营领域的室内定位、资产设备管理、人员安全保障等。

据悉，三星发布的U100芯片组将射频(RF)、基带、嵌入式闪存(eFlash)存储器和电源管理IP集成到单个芯片中，非常适合在紧凑型设备中使用。通过其省电模式，U100芯片组可以最大限度地延长移动和汽车解决方案以及智能跟踪标签等物联网设备的电池寿命。

U100还符合CarConnectivityConsortium(CCC)数字密钥版本3.0。该标准旨在存储、验证和交换车辆数字密钥，使配备U100的智能手机能够安全地与车辆通信数字密钥信息。

实际上，自从苹果在2019年将UWB集成在iPhone中以来，UWB技术和应用进入了快速发展时期，UWB芯片需求同步快速增长。而此次三星正式发布UWB芯片，优化UWB在手机、汽车、物联网等方面的解决方案，或将进一步推动UWB技术在各行各业以及C端市场的应用。

未来，凭借其捕捉高精度空间和方向数据的能力，UWB技术有望在远程支付、智能钥匙、智能家居和智能工厂等场景下得到广泛应用。同时，随着苹果、三星、华为等科技巨头在UWB领域不断加大投入和研发，UWB技术应用场景将进一步打开。据ABIResearch分析，到2026年，支持UWB的设备出货量将从2020年的1.43亿台增长到超过13亿台。

国内企业跟进布局UWB

如今，UWB技术已经从主要面向行业应用的小众技术，逐渐走到台前。近年来，一批国内企业也在UWB芯片研发上屡次收获重要成果，使得中国在这一领域逐渐对标国际先进水平。

2021年底，长沙驰芯半导体科技有限公司推出国内首款具备商用能力的UWB芯片“CX300”，它支持802.15.4z最新的标准，具有各种低功耗模式、支持多天线方案、支持FIRA/CCC规范、定位精度在视距情况下能够达到5厘米，测角精度达到3度。

2022年6月，深圳捷扬微电子有限公司发布的GT1000系统级UWB芯片成功通过了FiRa联盟的认证，这也是中国首家、全球首批通过FiRa联盟认证的芯片公司。GT1000接收功耗的峰值仅为71mW，发射功耗的峰值仅为37mW，以每Mbps计算的功耗已经处于和低功耗蓝牙相当甚至更低的水平。

2022年9月，深圳市纽瑞芯科技有限公司发布其“大熊座”系列多款UWB芯片，据称采样速率达到了4GHz，超过欧美主流UWB芯片的1GHz速率，从而在不使用业界常用的卡尔曼滤波的情况下就能把定位精度提升到1厘米级别（卡塔尔世界杯用球的定位精度是10厘米级）。

进入2023年，中国企业在UWB领域再次取得突破性进展：深圳芯邦科技股份有限公司推出UWB+BLE双模SOC芯片，填补了相关行业空白，赋能国内智能手机终端行业、智能家居行业、汽车上下游等应用市场降低风险及生产成本，助力万物智联再升级。

值得一提的是，2023年1月，工信部无线电管理局发布了《超宽带（UWB）设备无线电管理规定（征求意见稿）》，未来国内UWB技术的使用频段为7235-8750MHz。这是针对2008年12月《超宽带（UWB）技术频率使用规定》（工信部无[2008]354号）（以下简称“规定”）发布14年以来进行的首次重要修订。

当前，随着5G、Wi-Fi6/Wi-Fi7等新通信手段的逐步普及，无线通信迎来了一个“百花齐放”的新时代，而标准的统一将将切实解决通信过程中各种技术之间频段交叠、互相干扰等问题。同时，新标准可以帮助国内创新企业借助成熟的市场环境和技术，在国家信创大政策的指导下，实现一波国产替代，争取在本土市场的利益最大化。

UWB+BLE双模融合满足多样化场景应用

尽管UWB技术能同时实现高速通信、高精度定位和高分辨力感知。但因“万物智联“应用场景的多样化，其仍然需要和其他相关技术配合才能满足各种不同场景的技术诉求。比如，需要WiFi提供小范围（家庭和办公室等）高速通信，需要蜂窝提供大范围（市区、郊区、野外等广域）通信，需要GNSS提供室外高精度定位，需要BLE提供相对远距离（几米到10几米）通信、网络接入和初始定位。

在大多数应用场景中，目前互补性最强的是BLE技术：通过把BLE技术与UWB技术的结合，不但可以降低UWB产品和应用的整体功耗，降低生产成本，而且利用BLE芯片每年近50亿颗的出货量能使UWB技术和产品快速渗透市场，从而通过BLE实现初略定位和网络接入，结合UWB实现精准定位和空间感知，打造真正联结一切的”万物智联“网络。

然而，UWB+BLE双模融合系统级芯片的设计历来是个难点。有专业人士分析，在硬件方面，大带宽、低功耗、低成本射频前端电路包括低噪声放大器（LNA）、数字射频功率放大器（DPA）、全数字锁相环（ADPLL）等射频芯片关键电路都具有相当的技术和量产难度。在软件方面，数字辅助射频模拟校准算法（如频率校准、功率校准、带宽校准、匹配校准、线性度校准等）也属于前沿研究课题。此外，如何配合优化的上下电时序和状态机实现SOC低功耗优化设计，以及多系统共存时彼此之间的影响和干扰如何排除，都是不容易解决的问题。

目前，业界都坚信UWB+BLE双模融合是正确的发展方向，但真正的应用级芯片却迟迟没能研发出来。当前，市场上的UWB+BLE芯片产品基本上是两颗独立的芯片，只能在模组层面实现双模集成，严格来说并不是真正的双模融合。因此，芯邦科技今年推出的UWB+BLE双模SOC芯片，对UWB技术在各行业的落地发展，有着非同寻常的意义。

这款芯片是第一款真正芯片层面（同一颗DIE）集成的UWB+BLE双模芯片，无论是准确率、功耗还是稳定性，都比之前只能在模组层面集成的产品有了质的提升。在这款芯片的支持下，未来更多的畅想的应用场景将从想象走向现实，尤其是汽车、家居行业，都可能迎来新一轮的智能互联升级。

我们可以想象：在原有蓝牙和NFC基础上，融合了UWB技术的智能汽车数字钥匙3.0，可以实现智能手机和汽车之间精确和安全的实时本地化，让汽车决定下一步行动，是打开迎宾灯还是根据您的位置调整后视镜和座椅；应用该芯片的智能门锁，可以感应移动设备（如手机）内置的数字家庭钥匙，用户不需要在门锁上输入密码、也不要打开手机应用，只要手机接近门锁时，就会自动开锁。

纽瑞芯创始人陈振骐曾表示，“或许未来UWB技术会成为智能手机、智能汽车及各种物联网设备的标配技术。”未来，在UWB技术踏出双模融合这关键性的一步之后，该技术在未来将有着无限可能，可以满足人们更多的“万物智联”的无限想象空间。