Porozumění technologii ultraširokého pásma (UWB)

What happened to UWB?
UWB was not widely adopted, but it did show up in a few laptops and docking stations for video monitor connectivity. It was also used in several cameras and dongles and other devices for consumer HD video connections. Then faster versions of Wi-Fi (802.11n/ac/ad) came along and virtually wiped out the UWB business.
Další informace najdete na www.electronicdesign.com

Technologie ultraširokého pásma (UWB) je díky svým charakteristickým vlastnostem a schopnostem stále populárnější bezdrátovou komunikační technologií. Zařízení UWB vysílají a přijímají rádiové signály s krátkým dosahem a velkou šířkou pásma na různých frekvencích. Tato stránka se snaží vysvětlit funkce UWB, její výhody a důležité rozdíly oproti jiným bezdrátovým technologiím.

Jak UWB funguje?

Technologie UWB vysílá krátké impulsy o nízkém výkonu v širokém frekvenčním spektru. UWB využívá široký frekvenční rozsah, obvykle od 3,1 do 10,6 GHz, na rozdíl od standardních bezdrátových technologií, které používají jednu frekvenci nebo malý frekvenční rozsah. Díky širokému frekvenčnímu rozsahu může UWB přenášet data rychlostí až několik gigabitů za sekundu.

Při modulaci „bez nosné“, kterou UWB používá, jsou data zakódována přímo do tvaru impulsu, nikoli do předem určené nosné frekvence. Díky širokému spektru, které nyní mohou signály UWB obsadit, se dosahuje značných rychlostí přenosu dat. UWB také využívá strategii časové domény a vysílá impulsy, které jsou krátké pouhou milisekundu. Tyto krátké impulsy umožňují přesné měření polohy a vzdálenosti měřením doby, za kterou signál projde mezi zařízeními využívajícími signály UWB.

Může UWB procházet zdí?

Schopnost technologie UWB procházet přes překážky, jako jsou zdi a jiné pevné předměty, je jednou z jejích hlavních výhod. Signály UWB mohou dobře pronikat zdmi díky velké šířce pásma a nízkému výkonu. Materiál a tloušťka stěny, stejně jako konkrétní aplikace UWB, hrají roli v tom, jak moc může UWB proniknout stěnou. Přestože signály UWB obvykle procházejí většinou stěn, síla signálu může být tlumena, což by ovlivnilo dosah a výkon.

UWB: Je rychlejší než Bluetooth?

Ano, UWB nabízí podstatně rychlejší přenos dat než Bluetooth. Zatímco UWB může dosáhnout rychlosti přenosu dat od stovek Mb/s až po několik Gb/s, Bluetooth běžně pracuje s rychlostí přenosu dat do 3 Mb/s. Z tohoto důvodu je UWB ideální pro operace, jako je streamování ve vysokém rozlišení, bezdrátové dokování a sdílení souborů, které vyžadují rychlý přenos dat.

Jak často funguje UWB?

Jak již bylo uvedeno, technologie UWB pracuje v širokém frekvenčním pásmu, obvykle mezi 3,1 a 10,6 GHz. V tomto pásmu jsou pro konkrétní aplikace a regulační potřeby přiděleny různé části spektra. Ve Spojených státech například Federální komise pro komunikace (FCC) přidělila specifické frekvenční pásmo od 3,1 do 4,8 GHz pro vnitřní použití, zatímco vyšší frekvenční pásma jsou povolena pro venkovní a mezinárodní použití.

Jaké jsou nevýhody UWB?

UWB má kromě mnoha pozitiv i určité nevýhody. Jednou z hlavních obav je možnost rušení s jinými bezdrátovými technologiemi používajícími stejné frekvenční pásmo. Vzhledem k rozsáhlému frekvenčnímu spektru UWB mohou vznikat problémy s rušením jiných bezdrátových systémů, jako je Wi-Fi a mobilní sítě. Aby se toto rušení omezilo, stanovily regulační orgány přísné výkonové limity a frekvenční masky.

Další nevýhodou je relativně omezený dosah UWB ve srovnání s jinými bezdrátovými technologiemi. Signály UWB jsou vhodnější pro aplikace s blízkým dosahem, protože jejich běžný dosah je do 10 metrů. Kromě toho, protože intenzita signálu se vzdáleností klesá, může být vysoká rychlost přenosu dat UWB omezena jeho dosahem.

Technologie UWB umožňuje vysokorychlostní bezdrátovou komunikaci na krátkou vzdálenost šířením krátkých impulsů s nízkým výkonem v širokém frekvenčním spektru. Ve srovnání s technologií Bluetooth mohou signály UWB procházet zdmi a jinými překážkami a mají mnohem vyšší rychlost přenosu dat. Mezi nevýhody UWB však patří možné rušení a omezený dosah. Přesto je UWB fascinující technologie s velkým potenciálem pro širokou škálu použití, včetně zařízení internetu věcí, bezdrátových sítí a lokalizace uvnitř budov.

FAQ
Proč je UWB tak přesné?

Díky řadě důležitých aspektů je UWB neboli ultraširokopásmová technologie proslulá svou mimořádnou přesností.

Především UWB využívá široké frekvenční pásmo, které umožňuje přenos extrémně krátkých energetických impulsů. Díky širokému frekvenčnímu rozložení těchto impulsů je UWB schopna lokalizovat objekty s velkou přesností a měřit vzdálenosti s vysokou přesností.

UWB rovněž využívá měření času letu (ToF). Dokáže vypočítat vzdálenost s úžasnou přesností na základě času, který potřebuje signál UWB na cestu od vysílače k cíli a zpět. Tato metoda měření času zajišťuje přesnost i ve složitém prostředí s překážkami nebo vícecestným rušením.

Kromě toho má UWB vynikající rozlišovací schopnosti, které mu umožňují rozeznat objekty, které jsou blízko sebe. I když jsou věci těsně od sebe nebo skryté za jinými objekty, dokáže je správně identifikovat a lokalizovat. Z tohoto důvodu se UWB hodí zejména pro systémy, které využívají určování polohy uvnitř budov, sledování majetku a vyhýbání se objektům.

Vysoký odstup signálu od šumu technologie UWB také snižuje rušení od jiných bezdrátových zařízení. V důsledku toho se měření stávají důvěryhodnějšími a přesnějšími.

Celkově je technologie UWB díky širokému frekvenčnímu spektru, přesnému měření doby letu, vysokému rozlišení a minimálnímu rušení obzvláště přesná pro řadu aplikací, které vyžadují přesné určování polohy a lokalizaci.