Casi d'uso e requisiti di test di UWB di nuova generazione

Misura avanzata della distanza

Il ranging UWB multi-millisecondo (MMS) migliora la precisione e l'efficienza energetica dividendo i pacchetti di ranging in frammenti RSF e RIF trasmessi in slot di millisecondi. Ciò consente una maggiore potenza di trasmissione effettiva e una riduzione delle interferenze. Sono supportate sia configurazioni basate su UWB che configurazioni assistite da banda stretta (NBA), consentendo l'utilizzo ibrido dei canali UWB e O-QPSK. Sono definite diverse modalità di misura della distanza uno-a-uno e uno-a-molti, con opzioni per sequenze intercalate o non intercalate a seconda dei requisiti di latenza e potenza.

Rilevamento/radar UWB

Le funzionalità di rilevamento UWB sono abilitate grazie ai nuovi formati di pacchetti SENS, forme d'impulso specializzate con lobi laterali minimi e interfacce dati CIR standardizzate. Le applicazioni comprendono il rilevamento del movimento, il monitoraggio dei segni vitali e la mappatura ambientale. Per migliorare l'accuratezza si utilizza l'unione di frequenze (frequency stitching) - all'interno dei pacchetti o tra di essi - con allocazioni di canali sovrapposte. La progettazione degli impulsi utilizza codici ternari e marcatori temporali predefiniti per migliorare la risoluzione e la separazione degli oggetti.

Riattivazione radio dormienti

Per la riattivazione di radio dormienti (wake up radio) si utilizzano burst UWB dedicati a intervalli di millisecondi per riattivare i dispositivi dallo stato di basso consumo energetico. I messaggi di riattivazione consistono in impulsi sincronizzati codificati con un bit di inizio e un ID del dispositivo di destinazione, utilizzando la modulazione di posizione per la rappresentazione binaria. Il sistema bilancia la latenza e il consumo energetico variando il numero di ripetizioni SYNC, supportando periodi di riattivazione compresi tra 10,25 ms e 102,5 ms.

UWB a bassa energia (LE-UWB)

Il sistema LE-UWB consente comunicazioni efficienti e a bassa complessità grazie alla modulazione on-off keying (OOK) obbligatoria e alla modulazione della posizione del burst (BPM) opzionale. Entrambe le modulazioni utilizzano modelli di impulsi a livello di chip con frequenze fino a 245,76 MHz, supportando velocità di trasmissione dati comprese tra 5 Mbps e 20 Mbps. I simboli sono brevi e non richiedono la generazione di una portante RF, rendendo la tecnologia LE-UWB adatta alle applicazioni IoT con limitazioni di potenza e bassa latenza.

Nuovi requisiti di collaudo del livello fisico

Le funzionalità UWB potenziate richiedono nuove condizioni di test, tra cui vincoli sulla precisione della forma dell'impulso utilizzando maschere nel dominio del tempo e requisiti di correlazione incrociata. Vengono introdotti ulteriori test a livello PHY a banda stretta basati su O-QPSK, adattamento dinamico della velocità di trasmissione dati e conformità dell'impulso di rilevamento. Questi test sono conformi agli standard IEEE e ai requisiti normativi e di certificazione di organismi quali FiRa, CCC e CSA.

Maschera della densità spettrale di potenza (PSD) di una trasmissione O-QPSK

La trasmissione O-QPSK nella misura della distanza MMS NBA deve rispettare specifici limiti di densità di potenza spettrale. La densità spettrale di potenza (PSD) di trasmissione viene misurata con una larghezza di banda di risoluzione di 100 kHz, che richiede un calo relativo di -20 dB oltre i ±3,5 MHz dalla frequenza portante. L'allineamento del simbolo e della frequenza portante deve rispettare tolleranze rigorose di ±20 ppm, garantendo un funzionamento coerente con i PHY UWB.

Soluzioni di test UWB

Strumenti di misura quali il CMP200 e la R&S®ATS800R supportano lo sviluppo UWB in tutte le fasi, dalla ricerca iniziale e la progettazione dei chipset alla conformità, produzione e certificazione. Le funzionalità includono test parametrici, verifica AoA, validazione degli impulsi di rilevamento e caratterizzazione delle prestazioni over-the-air (OTA).