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UWB測試解決方案

脈沖無線電的歷史

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20年超寬帶通信和精確測距

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在過去十年中，超寬帶技術(shù)正在為幾個特定的市場提供服務(wù)：

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UWB在具有精確測距和安全低功耗的通信手機(jī)上回歸

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運行UWB項目的所有主要智能手機(jī)供應(yīng)商，例如iPhone 11、11pro、11pro max和Apple Watch 6上的蘋果U1芯片；或三星Galaxy Note 20 Ultra。

UWB最初解決了無鑰匙安全問題，現(xiàn)在正成為汽車周邊的通用工具

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1） 汽車連接聯(lián)盟（CCC）正在指定基于藍(lán)牙低能耗（BLE）和超寬帶（UWB）的數(shù)字鑰匙3.0版

新興智能手機(jī)應(yīng)用推動的市場

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來源：UWB聯(lián)盟（2020年8月）

超寬帶聯(lián)盟

UWB聯(lián)盟的使命是為致力于將超寬帶（UWB）技術(shù)打造成一個重要的開放標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)的設(shè)計師和制造商發(fā)聲。

精細(xì)測距(FiRa)：UWB在測量目標(biāo)距離或確定其位置的準(zhǔn)確性和安全性

目標(biāo)是開發(fā)讓人信服的UWB測試用例，確保UWB無縫互操作性，并促進(jìn)UWB測距

針對多個垂直市場的特定服務(wù)協(xié)議

  • 免提訪問控制、基于位置的服務(wù)和設(shè)備對設(shè)備（對等）應(yīng)用程序;

不在IEEE范圍內(nèi)的機(jī)制

  • 發(fā)現(xiàn)UWB設(shè)備和服務(wù)
  • 以可互操作的方式配置設(shè)備
  • 指定可互操作的安全要求

互操作性標(biāo)準(zhǔn)

  • 802.15.4/4z PHY/MAC中的評測功能
  • 性能要求
  • 試驗方法和程序
  • 證書項目

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汽車連接聯(lián)盟-跨行業(yè)組織提供智能手機(jī)到汽車的連接解決方案

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當(dāng)涉及到汽車和智能手機(jī)時，汽車連接聯(lián)盟（CCC）使簡單的連接和乘坐成為可能。無論是設(shè)備還是車輛，CCC都希望連接方便且安全。

數(shù)字鑰匙3.0版規(guī)范將通過添加被動、位置感知無鑰匙進(jìn)入功能來增強(qiáng)數(shù)字鑰匙2.0版。為了支持這些新功能，CCC正在開發(fā)一種基于藍(lán)牙低能耗（BLE）和超寬帶（UWB）的規(guī)范，以實現(xiàn)無源無鑰匙接入，并實現(xiàn)安全準(zhǔn)確的定位。

OMLOX：精確實時工業(yè)室內(nèi)定位系統(tǒng)的開放標(biāo)準(zhǔn)

omlox的重點是為可互操作的本地化系統(tǒng)定義開放接口。omlox使各個行業(yè)能夠使用單一的基礎(chǔ)設(shè)施，使用來自不同提供商的不同應(yīng)用程序。

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超寬帶定義

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資料來源：UWB通信系統(tǒng)：常規(guī)和60 GHz，Shahriar Emami，Springer 2013

超寬帶(UWB)：寬頻譜上的低功率短信號脈沖

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基于802.15.4z的UWB信道分配

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脈沖無線電超寬帶(UWB)標(biāo)準(zhǔn)化：IEEE 802.15.4（a、f、z組）

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基于802.15.4-2015的HRP測距設(shè)備

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HRP-RDEV：PPDU編碼(802.15.4-2015)

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HRP-RDV：BPM-BPSK調(diào)制(802.15.4-2015)

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802.15.4z：確保安全精細(xì)測距的互操作性在更高范圍內(nèi)具有更低功耗的應(yīng)用

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基于802.15.4z的HRP增強(qiáng)測距系統(tǒng)

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HRP-EDV BPRF模式：SP0-PPDU編碼(802.15.4z)

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HRP-ERDEV BPRF模式：PSDU的BPM-BPSK調(diào)制

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HRP-ERDEV HPRF模式：SP0-PPDU編碼(802.15.4z)

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RP-EDV HPRF模式：BPSK調(diào)制(802.15.4z)

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引入由基于AES-128的確定性隨機(jī)比特生成器生成的加擾時間戳序列(STS)

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STS段的生成

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精細(xì)測距/定位

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基于雙向ToF估計的測距估計

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基于相位差的到達(dá)角（AoA）估計

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UWB一致性與認(rèn)證

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用于精密測距設(shè)備的FIRA認(rèn)證程序

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FiRa聯(lián)盟正在為IEEE 802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)修正案和FiRa聯(lián)盟開發(fā)的配置文件制定測試規(guī)范。聯(lián)合體還建立了一個認(rèn)證計劃，該計劃將定義驗證候選設(shè)備是否符合測試規(guī)范的流程。符合要求的實施將有資格顯示符合要求的認(rèn)證標(biāo)志。FiRa聯(lián)盟在2020年底前實施認(rèn)證計劃。

UWB測試需求

監(jiān)管需求：

監(jiān)管規(guī)范

名稱

ETSI   EN 303 883

短距離設(shè)備SRD和超寬帶UWB

ETSI   EN 302 065

電磁兼容和無線電頻譜事務(wù)ERM；

使用超寬帶UWB技術(shù)和短距離設(shè)備SRD

FCC   CFR 47，第15.250部分

5925MHz至7250MHz頻段內(nèi)的寬帶系統(tǒng)運營

FCC   CFR 47，第15.5xx部分

UWB技術(shù)要求和測量技術(shù)


一致性要求：IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020

（1）發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的一致性測試——目的是確保UWB產(chǎn)品的最低質(zhì)量要求和UWB設(shè)備之間的互操作性；

（2）驗證UWB設(shè)備的測距功能，尤其是DUT ToF測量精度。

FiRa PHY認(rèn)證測試：

（1）目的：確保UWB產(chǎn)品的最低質(zhì)量要求和UWB設(shè)備之間的互操作性；驗證UWB設(shè)備的測距功能，尤其是DUT ToF測量精度；

（2）范圍：PHY層認(rèn)證、MAC層認(rèn)證和用于控制被測設(shè)備的通用控制接口規(guī)范。

FiRa UWB物理層測試規(guī)范定義了一組基于相關(guān)IEEE 802.15.4規(guī)范的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測試，例如：數(shù)據(jù)包格式、功率譜密度模板、載波頻率容差和脈沖時間、基帶脈沖響應(yīng)、發(fā)射信號質(zhì)量、接收靈敏度、數(shù)據(jù)包測試。

ToF和AoA測量：

UWB測距精度：cm；因此，發(fā)射/接收天線連接器 (模擬前端) 和數(shù)字信號處理塊之間引起的DUT內(nèi)部時間延遲絕對不能忽視；

1ns時間偏差會導(dǎo)致30cm的ToF估算誤差，需要進(jìn)行校準(zhǔn)以減少這種延遲。

UWB測試解決方案匯總

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HRP UWB設(shè)備的典型物理層測量

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ETSI 相關(guān)文檔 ETSI EN 302 065 and ETSI EN 303 883

Transmit power spectral density mask 發(fā)射功率譜密度

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Normalized cross-correlation 歸一化RRC互相關(guān)幅度

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Recommended time domain mask for HRP-UWB

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車載天線延遲決定ToF和AoA測量的準(zhǔn)確性-需要校準(zhǔn)和驗證！

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WINIQSIM、SMW200A或SMM100A上所有頻段(subGHz、低頻段、高頻段)的HRP UWB信號生成

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具有脈沖分析選項的UWB脈沖分析（FSW-K6）

R&S? FSW26

高性能R&S?FSW信號和頻譜分析儀可幫助工程師完成最苛刻的任務(wù)。其廣泛的內(nèi)部分析帶寬允許對寬帶組件和通信系統(tǒng)進(jìn)行表征。

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R&S?CMP200-5G及更多的寬帶非信號測試

CMP200 功能

  • 一個通用分析儀頻率范圍：4至20 GHz
  • 一臺ARB發(fā)電機(jī)
        回放預(yù)定義波形（-90 dBm）
        頻率范圍：6至20 GHz
  • 三個可切換端口，1 GHz帶寬

用于高頻段HRP的緊湊型UWB非信號測試儀

  • HRP UWB PHY TX測量（802.15.4）
    頻帶組2:6.5至9.5 GHz
  • 使用客戶波形或R&S?WinIQSIM2進(jìn)行HRP UWB RX測量
  • 飛行時間和到達(dá)角測量

利用R&S?CMP200實現(xiàn)超寬帶射頻測量

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使用R&S?CMP200進(jìn)行HRP UWB發(fā)射機(jī)測量

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R&S UWB 測試平臺

CMP200

可支持 UWB TX測試

(HRP UWB PHY 測量, 基于 IEEE 802.15.4-2015 第16章)

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歸一化RRC互相關(guān)測量

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CMP200 UWB發(fā)射功率譜密度（PSD）掩模

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CMP200 UWB TOF測試

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CMP200 UWB RX測量

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CMP200 UWB RX測量

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R&S winIQsim2 UWB信號生成界面

R&S?CMP200啟動的校準(zhǔn)是如何工作的

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DUT啟動的校準(zhǔn)如何與R&S?CMP200配合使用

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關(guān)于綠測

廣州綠測電子科技有限公司（簡稱：綠測科技）成立于2015年11月，是一家專注于耕耘測試與測量行業(yè)的技術(shù)開發(fā)公司。綠測科技以“工程師的測試管家”的理念向廣大客戶提供專業(yè)的管家服務(wù)。綠測科技的研發(fā)部及工廠設(shè)立于廣州番禺區(qū)，隨著公司業(yè)務(wù)的發(fā)展，先后在廣西南寧、深圳、廣州南沙、香港等地設(shè)立了機(jī)構(gòu)。綠測科技經(jīng)過深耕測試與測量領(lǐng)域多年，組建了一支經(jīng)驗豐富的團(tuán)隊，可為廣大客戶提供品質(zhì)過硬的產(chǎn)品及測試技術(shù)服務(wù)等支持。

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