UWB（Ultra-Wideband，超宽带）是一种无载波通信技术，它通过发送纳秒（ns）甚至皮秒（ps）级的非正弦波窄脉冲来传输数据，从而在极宽的频谱上占用极低的功率谱密度。
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以下是UWB技术最突出的几个特点：
高精度测距与定位
这是UWB最核心、最广为人知的特点。
- 原理：UWB信号具有极窄的脉冲（纳秒级），这意味着信号的带宽非常宽（通常大于500MHz），根据时间分辨率与带宽成正比的原理（
Δt ≈ 1/BW），极宽的带宽带来了极高的时间分辨率（可达厘米级）。 - 应用：利用飞行时间、到达时间差等算法，UWB可以实现厘米级的精确定位和测距，这远超蓝牙（米级）和Wi-Fi（5-10米级）的定位精度。
- 典型场景：室内导航、资产追踪、无钥匙进入系统、人员防跌倒检测等。
高传输速率
- 原理：虽然UWB的单个脉冲携带的信息量很小，但它可以通过极高的脉冲重复频率在极宽的频谱上同时发送大量脉冲，从而实现高速数据传输。
- 性能：最新的UWB标准（如FiRa联盟和IEEE 802.15.4z）支持理论峰值速率可达数百Mbps到数Gbps，实际应用中也能稳定提供几十到上百Mbps的速率。
- 应用：高速无线数据传输，如无线连接电脑外设（显示器、硬盘）、传输高质量视频等。
低功耗
- 原理：UWB系统采用脉冲通信方式，仅在发送脉冲的瞬间才消耗功率，大部分时间处于休眠状态，其平均功率非常低。
- 性能：非常适合用于电池供电的设备，如可穿戴设备、传感器标签、智能钥匙等，可以延长电池续航时间。
- 应用：物联网设备、无线传感器网络、智能卡等。
强抗干扰能力
- 原理：UWB信号的功率谱密度极低，通常低于环境噪声水平（-41.3dBm/MHz），这使其在频谱上具有“隐蔽性”。
- 性能：
- 抗窄带干扰：对来自Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络等窄带信号的干扰具有很强的免疫力，因为这些干扰信号只占据了UWB宽频谱中的一小部分。
- 低截获概率：信号不易被传统的接收机侦测到，具有一定的安全性。
- 应用：在复杂的无线环境中稳定工作，如智能家居、工业物联网等。
大容量
- 原理：极宽的带宽意味着巨大的信道容量，根据香农定理，信道容量与带宽成正比。
- 性能：UWB可以支持大量设备同时通信而不会相互严重干扰，网络容量高。
- 应用：密集的物联网设备部署，如智能工厂、大型场馆的资产追踪。
安全性高
- 原理：除了低截获概率的特性外，UWB的物理层也提供了一定的安全保障，其极短的脉冲使得信号很难被复制或伪造。
- 性能：结合加密算法，可以构建非常安全的身份认证和通信系统。
- 应用：汽车无钥匙进入系统、门禁控制、移动支付等对安全要求高的场景。
总结对比
| 特点 | 描述 | 对比技术 |
|---|---|---|
| 高精度定位 | 厘米级测距与定位 | Wi-Fi (米级), 蓝牙 (米级) |
| 高速传输 | 理论可达Gbps，实际可达百Mbps | 蓝牙 5.2/LE Audio (~2Mbps), Wi-Fi 6 (Gbps级，但功耗高) |
| 低功耗 | 平均功率极低，适合电池设备 | Wi-Fi (功耗高), 蓝牙 (功耗中等) |
| 强抗干扰 | 宽频谱，抗窄带干扰能力强 | 蓝牙、Wi-Fi易受同频干扰 |
| 大容量 | 支持大量设备同时连接 | Wi-Fi (容量有限), 蓝牙 (点对点为主) |
| 高安全性 | 物理层安全，难以伪造 | 依赖上层加密协议 |
UWB技术凭借其“高精度、高速率、低功耗、强抗干扰”的“四高”特性，在需要精确定位、高速安全通信的物联网应用中，特别是消费电子（如苹果AirTag、三星SmartTag）和汽车电子领域，展现出了巨大的潜力和独特的优势。
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