LE-UWB™ 技术
专为实时智能系统构建的无线架构。

什么是 LE-UWB?
LE-UWB™(低功耗超宽带)是SPARK Microsystems公司研发的无线技术架构,旨在以超低功耗实现确定性的实时数据传输。LE-UWB基于脉冲无线电超宽带原理,并针对低功耗运行进行了优化,旨在为时间关键型物理系统提供可预测的延迟、高吞吐量和可靠的短距离连接。
与通常用于测距和定位的传统基于标准的 UWB 实现不同,LE-UWB 被设计为一种实时无线数据链路,用于需要在边缘进行感知、协调和行动的系统。
与通常用于测距和定位的传统基于标准的 UWB 实现不同,LE-UWB 被设计为一种实时无线数据链路,用于需要在边缘进行感知、协调和行动的系统。
低至
1 纳焦耳
每比特
至多
41
兆比特
大约
25微秒
1千比特的通话时间
虽然传统的UWB技术通常针对测距和定位进行了优化,但LE-UWB™技术是为实时无线数据传输而设计的。它将确定性的低延迟、超低功耗和高数据吞吐量集成到单个短距离无线链路中。
LE-UWB 专为无法容忍时间不确定性、干扰引起的丢包或影响尺寸、发热、电池寿命或部署密度的功率预算的设备而设计。
LE-UWB 专为无法容忍时间不确定性、干扰引起的丢包或影响尺寸、发热、电池寿命或部署密度的功率预算的设备而设计。
LE-UWB 的工作原理
窄带
蓝牙·Wi-Fi·Zigbee:
载波调制
载波调制

运输锁
数据传输
LE-UWB
脉冲收音机:
立即传输
立即传输

立即生效,无需初始化
“LE-UWB 将数据以离散的超短脉冲形式传输,每个脉冲的持续时间为 5 纳秒或更短;而不是调制载波频率。它无需锁定载波,没有初始化延迟,也不需要相位跟踪。”
脉冲无线电与窄带无线电
大多数常见的无线标准,例如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee 和蜂窝网络,都是窄带技术。它们通过调制载波频率来传输数据:载波频率是一种连续的参考信号,链路两端必须建立并保持该信号,数据传输才能进行。
这会带来一些后果:初始化延迟、调制速率受限、以及持续的相位跟踪,使得接收器对干扰、反射和运动非常敏感。
LE-UWB采用了一种截然不同的方法:脉冲无线电。LE-UWB不使用载波,而是以离散的超短脉冲形式传输数据,每个脉冲的持续时间为5纳秒或更短。因此,无需锁定载波,没有初始化延迟,也无需相位跟踪。链路可以立即开始传输。
这并非什么新概念。最早的无线电传输就使用了火花隙脉冲发射器。LE-UWB 技术沿用了相同的物理原理,并在此基础上进行了精密工程设计和专有的功率优化。

超宽带频谱
与将信号压缩到频谱中一小段的窄带无线电不同,低频超宽带 (LE-UWB) 技术将其能量分散到频谱的很大一部分。SR1120 工作在 6.2–9.5 GHz 频段,该频段被划分为多个宽信道,无线电可以逐个调谐。这种宽广的占用带宽赋予了超宽带技术其标志性特性:高精度的时间分辨率、强大的抗多径干扰能力以及支持高数据速率。
SR1120 的频谱可动态重配置,因此它能够根据区域 UWB 法规选择信道,而不是被锁定在单一的固定分配上。结合天线分集和高达 40.96 MHz 的可配置符号率,这使得单个设备可以跨区域运行,并与 BLE、Wi-Fi 和蜂窝网络共存,而无需争夺拥挤的 2.4 GHz 和 5 GHz 频段。
窄带
蓝牙·Wi-Fi·Zigbee:
载波调制
载波调制

运输锁
数据传输
LE-UWB
脉冲收音机:
立即传输
立即传输

立即生效,无需初始化
“LE-UWB 将数据以离散的超短脉冲形式传输,每个脉冲的持续时间为 5 纳秒或更短;而不是调制载波频率。它无需锁定载波,没有初始化延迟,也不需要相位跟踪。”
语境
短距离无线传输面临着不同的问题。
窄带技术的设计目标是远距离传输。而低频超宽带(LE-UWB)技术则面向近距离应用,例如个人区域网络、体域网以及近场设备间链路。在这些应用中,严格的功率预算、密集的射频环境以及确定性的时序要求,都需要采用不同的架构。

窄带无线电
传统无线
• 更高的发射功率
• 启动/初始化速度慢
• 测距范围较差
• 高延迟
• 多路径鲁棒性差
表现
四大论证支柱。
LE-UWB™ 在智能物理系统的四大关键支柱方面均表现出色。每一项都基于可衡量的无线性能,而非抽象的连接性声明。
超低延迟
脉冲无线电无需载波建立和相位锁定,数据传输立即开始。端到端延迟是确定性的,每次都相同,不会因拥塞、重试或协议开销而引入抖动。
25 微秒
1千比特的通话时间
高通量
LE-UWB 将超短脉冲与宽带宽和多通道相结合,可在短距离内提供高数据速率,在同等功率水平下超越 BLE、Zigbee 和类似的 PAN 技术。
40.96 兆比特
峰值数据速率
强大的连接性
LE-UWB 的脉冲架构不依赖相位来解码数据。接收器在设定的时间窗口内检测射频能量的存在与否。多径反射会增加能量而不是损耗能量;因此,它对设备、发射器或环境的移动具有很强的鲁棒性。
高耐受性
多径衰落
超低功耗
LE-UWB以极低的频谱功率进行短脉冲传输。SPARK的专有架构与BLE相比,功耗降低了高达40倍,从而实现了能量采集配置,并显著延长了资源受限设备的电池续航时间。
1毫瓦
@1 兆比特
鲁棒性
多路径与共存
所有无线链路都会遇到多径效应:接收器不仅会接收到直达信号,还会接收到来自墙壁、地板、物体以及环境中移动元素的反射信号。依赖相位跟踪的窄带接收器很容易受到这些反射信号引入的相位偏移的影响。
LE-UWB 的脉冲架构本质上不受这种故障模式的影响。由于解码不依赖于相位,多径反射会为接收信号增加能量,而不是使其失真。设备、发射器或环境中物体的移动不会降低链路质量。
LE-UWB 的脉冲架构本质上不受这种故障模式的影响。由于解码不依赖于相位,多径反射会为接收信号增加能量,而不是使其失真。设备、发射器或环境中物体的移动不会降低链路质量。
波形比较

传统窄带无线电
SPARK LE-UWB
共存源于相同的频谱设计:LE-UWB 的极低功率密度意味着 BLE、Wi-Fi 和蜂窝标准将其识别为背景噪声。不存在频谱竞争,也不存在干扰。
测距
比RSSI精确100倍
由于低频超宽带脉冲极短且脉冲边缘锐利,因此可以高精度地测量发射器和接收器之间的飞行时间。距离的确定精度可达一定水平。 比基于RSSI的方法高100倍 用于窄带系统。
飞行时间
100倍
与RSSI测距精度相比
+/-30 厘米视线
飞行时间精度
安全
本身就很难拦截
低频超宽带(LE-UWB)的低频谱输出功率使得被动窃听本身就十分困难,第三方必须近距离才能截获信号。同样的特性也使得中间人攻击的实施难度大大增加。
被动窃听
需要近距离的物理接触,远低于大多数攻击途径的实际拦截范围。
中间人攻击
极低的功率密度使得中继攻击更难在不被察觉的情况下执行。
LE-UWB 与 BLE · Wi-Fi · 标准 UWB
LE-UWB 的比较
性能声明需要证据支持。基准测试表将 LE-UWB 与 BLE、Wi-Fi 和标准 802.15.4z UWB 在延迟、功耗、吞吐量和覆盖范围等方面进行了对比,并列出了测试条件。




