应用解决方案

UWB

UWB测试解决方案

脉冲无线电的历史

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20年超宽带通信和精确测距

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在过去十年中,超宽带技术正在为几个特定的市场提供服务:

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UWB在具有精确测距和安全低功耗的通信手机上回归

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运行UWB项目的所有主要智能手机供应商,例如iPhone 11、11pro、11pro max和Apple Watch 6上的苹果U1芯片;或三星Galaxy Note 20 Ultra。

UWB最初解决了无钥匙安全问题,现在正成为汽车周边的通用工具

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1) 汽车连接联盟(CCC)正在指定基于蓝牙低能耗(BLE)和超宽带(UWB)的数字钥匙3.0版

新兴智能手机应用推动的市场

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来源:UWB联盟(2020年8月)

超宽带联盟

UWB联盟的使命是为致力于将超宽带(UWB)技术打造成一个重要的开放标准行业的设计师和制造商发声。

精细测距(FiRa):UWB在测量目标距离或确定其位置的准确性和安全性

目标是开发让人信服的UWB测试用例,确保UWB无缝互操作性,并促进UWB测距

针对多个垂直市场的特定服务协议

  • 免提访问控制、基于位置的服务和设备对设备(对等)应用程序;

不在IEEE范围内的机制

  • 发现UWB设备和服务
  • 以可互操作的方式配置设备
  • 指定可互操作的安全要求

互操作性标准

  • 802.15.4/4z PHY/MAC中的评测功能
  • 性能要求
  • 试验方法和程序
  • 证书项目

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汽车连接联盟-跨行业组织提供智能手机到汽车的连接解决方案

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当涉及到汽车和智能手机时,汽车连接联盟(CCC)使简单的连接和乘坐成为可能。无论是设备还是车辆,CCC都希望连接方便且安全。

数字钥匙3.0版规范将通过添加被动、位置感知无钥匙进入功能来增强数字钥匙2.0版。为了支持这些新功能,CCC正在开发一种基于蓝牙低能耗(BLE)和超宽带(UWB)的规范,以实现无源无钥匙接入,并实现安全准确的定位。

OMLOX:精确实时工业室内定位系统的开放标准

omlox的重点是为可互操作的本地化系统定义开放接口。omlox使各个行业能够使用单一的基础设施,使用来自不同提供商的不同应用程序。

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超宽带定义

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资料来源:UWB通信系统:常规和60 GHz,Shahriar Emami,Springer 2013

超宽带(UWB):宽频谱上的低功率短信号脉冲

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基于802.15.4z的UWB信道分配

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脉冲无线电超宽带(UWB)标准化:IEEE 802.15.4(a、f、z组)

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基于802.15.4-2015的HRP测距设备

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HRP-RDEV:PPDU编码(802.15.4-2015)

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HRP-RDV:BPM-BPSK调制(802.15.4-2015)

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802.15.4z:确保安全精细测距的互操作性在更高范围内具有更低功耗的应用

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基于802.15.4z的HRP增强测距系统

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HRP-EDV BPRF模式:SP0-PPDU编码(802.15.4z)

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HRP-ERDEV BPRF模式:PSDU的BPM-BPSK调制

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

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RP-EDV HPRF模式:BPSK调制(802.15.4z)

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引入由基于AES-128的确定性随机比特生成器生成的加扰时间戳序列(STS)

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STS段的生成

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精细测距/定位

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基于双向ToF估计的测距估计

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基于相位差的到达角(AoA)估计

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UWB一致性与认证

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用于精密测距设备的FIRA认证程序

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FiRa联盟正在为IEEE 802.15.4z标准修正案和FiRa联盟开发的配置文件制定测试规范。联合体还建立了一个认证计划,该计划将定义验证候选设备是否符合测试规范的流程。符合要求的实施将有资格显示符合要求的认证标志。FiRa联盟在2020年底前实施认证计划。

UWB测试需求

监管需求:

监管规范

名称

ETSI   EN 303 883

短距离设备SRD和超宽带UWB

ETSI   EN 302 065

电磁兼容和无线电频谱事务ERM;

使用超宽带UWB技术和短距离设备SRD

FCC   CFR 47,第15.250部分

5925MHz至7250MHz频段内的宽带系统运营

FCC   CFR 47,第15.5xx部分

UWB技术要求和测量技术


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

(1)发射机和接收机的一致性测试——目的是确保UWB产品的最低质量要求和UWB设备之间的互操作性;

(2)验证UWB设备的测距功能,尤其是DUT ToF测量精度。

FiRa PHY认证测试:

(1)目的:确保UWB产品的最低质量要求和UWB设备之间的互操作性;验证UWB设备的测距功能,尤其是DUT ToF测量精度;

(2)范围:PHY层认证、MAC层认证和用于控制被测设备的通用控制接口规范。

FiRa UWB物理层测试规范定义了一组基于相关IEEE 802.15.4规范的发射机和接收机测试,例如:数据包格式、功率谱密度模板、载波频率容差和脉冲时间、基带脉冲响应、发射信号质量、接收灵敏度、数据包测试。

ToF和AoA测量:

UWB测距精度:cm;因此,发射/接收天线连接器 (模拟前端) 和数字信号处理块之间引起的DUT内部时间延迟绝对不能忽视;

1ns时间偏差会导致30cm的ToF估算误差,需要进行校准以减少这种延迟。

UWB测试解决方案汇总

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HRP UWB设备的典型物理层测量

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ETSI 相关文档 ETSI EN 302 065 and ETSI EN 303 883

Transmit power spectral density mask 发射功率谱密度

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Normalized cross-correlation 归一化RRC互相关幅度

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Recommended time domain mask for HRP-UWB

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车载天线延迟决定ToF和AoA测量的准确性-需要校准和验证!

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WINIQSIM、SMW200A或SMM100A上所有频段(subGHz、低频段、高频段)的HRP UWB信号生成

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具有脉冲分析选项的UWB脉冲分析(FSW-K6)

R&S® FSW26

高性能R&S®FSW信号和频谱分析仪可帮助工程师完成最苛刻的任务。其广泛的内部分析带宽允许对宽带组件和通信系统进行表征。

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R&S®CMP200-5G及更多的宽带非信号测试

CMP200 功能

  • 一个通用分析仪频率范围:4至20 GHz
  • 一台ARB发电机
        回放预定义波形(-90 dBm)
        频率范围:6至20 GHz
  • 三个可切换端口,1 GHz带宽

用于高频段HRP的紧凑型UWB非信号测试仪

  • HRP UWB PHY TX测量(802.15.4)
    频带组2:6.5至9.5 GHz
  • 使用客户波形或R&S®WinIQSIM2进行HRP UWB RX测量
  • 飞行时间和到达角测量

利用R&S®CMP200实现超宽带射频测量

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使用R&S®CMP200进行HRP UWB发射机测量

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R&S UWB 测试平台

CMP200

可支持 UWB TX测试

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

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归一化RRC互相关测量

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CMP200 UWB发射功率谱密度(PSD)掩模

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CMP200 UWB TOF测试

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CMP200 UWB RX测量

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CMP200 UWB RX测量

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R&S winIQsim2 UWB信号生成界面

R&S®CMP200启动的校准是如何工作的

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DUT启动的校准如何与R&S®CMP200配合使用

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关于绿测

广州绿测电子科技有限公司(简称:绿测科技)成立于2015年11月,是一家专注于耕耘测试与测量行业的技术开发公司。绿测科技以“工程师的测试管家”的理念向广大客户提供专业的管家服务。绿测科技的研发部及工厂设立于广州番禺区,随着公司业务的发展,先后在广西南宁、深圳、广州南沙、香港等地设立了机构。绿测科技经过深耕测试与测量领域多年,组建了一支经验丰富的团队,可为广大客户提供品质过硬的产品及测试技术服务等支持。

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