技術(shù)背景

一、法規(guī)背景：為5G/6G讓路

隨著5G/6G的不斷發(fā)展，中頻段頻普資源已成為5G/6G系統(tǒng)稀缺的“黃金資源”。我國(guó)在《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定》(2023年版)中率先在全球?qū)?425-71251Hz頻段劃分用于5G/6G系統(tǒng)。由于新引入的5G/6G系統(tǒng)與現(xiàn)有UWB設(shè)備之間難以實(shí)現(xiàn)同頻兼容，需統(tǒng)籌5G/6G和UWB等相關(guān)無(wú)線電應(yīng)用發(fā)展，對(duì)UWB設(shè)備的使用頻率進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，為今后5G/6G發(fā)展籌劃更多的頻率資源。從2025年8月1日起，中國(guó)無(wú)委會(huì)將不再受理第一代UWB低頻段產(chǎn)品的SRRC認(rèn)證，中國(guó)市場(chǎng)后續(xù)將不允許銷售UWB低頻段產(chǎn)品。

二、市場(chǎng)需求：UWB應(yīng)用場(chǎng)景的集中爆發(fā)，亟需統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品性能的提升

隨著近年來(lái)智能物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，UWB技術(shù)在越來(lái)越多的場(chǎng)景下得到應(yīng)用，如汽車智能化與車聯(lián)網(wǎng)（UWB車鑰匙、生命體征檢測(cè)、后備箱感應(yīng)開關(guān)、輔助駕駛等）、消費(fèi)電子（蘋果air-tag、米家“一指連”、防丟、智慧導(dǎo)覽、AR/VR等）等領(lǐng)域已經(jīng)初具規(guī)模化應(yīng)用，但目前存在各家協(xié)議不統(tǒng)一、個(gè)別場(chǎng)景下（如加密支付、多金屬環(huán)境下定位感知等）UWB性能不足等問題。

三、技術(shù)發(fā)展：新一代協(xié)議提供了技術(shù)路線

新一代 IEEE 802.15.4z UWB協(xié)議進(jìn)一步優(yōu)化了物理層（PHY）和媒體訪問控制層（MAC），引入加擾時(shí)間戳序列數(shù)據(jù)段（STS）增強(qiáng)測(cè)距安全性。同時(shí)新協(xié)議規(guī)范支持融合B端和C端使用場(chǎng)景，大幅提高了不同終端設(shè)備互操作性。例如，F(xiàn)iRa 聯(lián)盟基于該標(biāo)準(zhǔn)制定了跨品牌兼容的數(shù)字鑰匙協(xié)議，使得蘋果、三星等廠商的設(shè)備可無(wú)縫協(xié)同。此外，四相科技也在致力于推進(jìn)《信息技術(shù)超寬帶定位系統(tǒng)空中接口協(xié)議》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范國(guó)內(nèi)市場(chǎng)并推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈整合。

四相科技第二代UWB技術(shù)

基于上述背景，四相科技推出第二代UWB技術(shù)和產(chǎn)品。第二代UWB是指，滿足25年8月1日起工信部無(wú)委會(huì)最新法規(guī)要求的、滿足最新IEEE802.15.4z 標(biāo)準(zhǔn)要求的、硬件產(chǎn)品平臺(tái)架構(gòu)有著本質(zhì)區(qū)別的、產(chǎn)品綜合性能及適用場(chǎng)景相交以往UWB產(chǎn)品有明顯提升的，從而能夠滿足未來(lái)5~10年位置物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展需求的新一代 UWB 產(chǎn)品。

一、底層技術(shù)變化

第二代UWB定位產(chǎn)品相比于原有UWB定位產(chǎn)品的底層技術(shù)主要從協(xié)議和頻段兩方面有所改進(jìn)，具體如下所示:

1、物理層協(xié)議

高信道（第二代UWB）

安全性：基于IEEE 802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)，支持加擾時(shí)間戳序列（STS），通過AES-128動(dòng)態(tài)加密測(cè)距技術(shù)防止中繼攻擊和數(shù)據(jù)竊取，數(shù)據(jù)安全性顯著提升，同時(shí)通過STS安全機(jī)制，可以防止惡意設(shè)備通過注入信號(hào)能量進(jìn)行不同形式的攻擊（多徑問題），進(jìn)而大大降低測(cè)距接收端誤讀相關(guān)測(cè)距節(jié)點(diǎn)之間的距離信息導(dǎo)致距離信息錯(cuò)誤，提高測(cè)距成功率和準(zhǔn)確度。

兼容性：基于 IEEE 802.15.4z 和 CCC（車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟）規(guī)范，強(qiáng)制要求互操作性測(cè)試（如 FiRa 聯(lián)盟認(rèn)證），不同廠商設(shè)備（如蘋果 U1、三星 GalaxyUWB、恩智浦芯片）可直接通信，適合跨品牌跨端應(yīng)用場(chǎng)景，滿足未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展需求。

測(cè)距定位方式：支持DS-TWR（雙邊雙向測(cè)距）和SS-TWR（單邊雙向測(cè)距） 和 PDOA，支持更多定位算法

低信道（第一代UWB）

安全性：多基于IEEE 802.15.4a標(biāo)準(zhǔn)，缺乏 STS 安全機(jī)制，易受惡意信號(hào)干擾，無(wú)法抵御中繼攻擊；

兼容性：基于舊版 IEEE802.15.4a，無(wú)統(tǒng)一互操作標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商（如 Decawave、Nanotron）的芯片協(xié)議細(xì)節(jié)差異大，設(shè)備間常出現(xiàn) “通信盲區(qū)”，需定制化適配，僅適合單一供應(yīng)商的封閉系統(tǒng)；

測(cè)距定位方式：測(cè)距協(xié)議 以SS-TWR為主。

2、信號(hào)頻段

高信道（第二代UWB）

抗干擾性：按照法規(guī)要求采用CH9高信道頻段，完全避開了以往現(xiàn)場(chǎng)4G/5G/WiFi等信號(hào)干擾，一定程度提高了UWB通信測(cè)距成功率和準(zhǔn)確性。

低信道（第一代UWB）

抗干擾性：常用CH2/CH4/CH5容易受4G/5G/WiFi信號(hào)干擾

二、性能提升概覽

第二代UWB相對(duì)第一代UWB抗多徑效果和人體遮擋效果提升較大，如下：

無(wú)遮擋環(huán)境下測(cè)距成功率顯著提升，理論精度最大提升40%；

人體遮擋下測(cè)距穩(wěn)定性顯著提升，工程應(yīng)用精度最大提升50%；

強(qiáng)反射環(huán)境定位成功率顯著提升，工程應(yīng)用精度最大提升90%

對(duì)比測(cè)試效果請(qǐng)點(diǎn)擊鏈接觀看視頻：https://weixin.qq.com/sph/AKN8FREU3

三、方案引導(dǎo)策略

在各類實(shí)際應(yīng)用中，不同的環(huán)境特征與業(yè)務(wù)需求對(duì)UWB技術(shù)的選型提出了不同的要求，結(jié)合第二代UWB產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與合規(guī)前景，提供如下分場(chǎng)景選型建議。

綜上，在復(fù)雜多徑環(huán)境中，第一代UWB產(chǎn)品易受信號(hào)遮擋與多徑效應(yīng)影響，常出現(xiàn)定位偏差甚至信號(hào)丟失等問題；而第二代UWB設(shè)備通過協(xié)議棧與算法的深度優(yōu)化，顯著提升了在強(qiáng)反射、高遮擋環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，實(shí)際測(cè)試表明其定位效果更精準(zhǔn)可靠，在該類場(chǎng)景下可選用第二代UWB產(chǎn)品。

即便在常規(guī)或?qū)纫蟛桓叩膽?yīng)用場(chǎng)景中，盡管第一代與第二代產(chǎn)品均能滿足基本使用需求，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，第二代UWB產(chǎn)品在頻譜合規(guī)性、技術(shù)可持續(xù)性、系統(tǒng)可靠性及未來(lái)擴(kuò)展性等方面均具備明顯優(yōu)勢(shì)，更建議作為優(yōu)先選擇的解決方案。


審核編輯 黃宇