『这个知识不太冷』如何为你的应用选择UWB的拓扑结构？
发布时间：2024-04-09 15:53:09
来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)
『这个知识不太冷』系列，旨在帮助小伙伴们唤醒知识的记忆，将挑选一部分Qorvo划重点的知识点，结合产业现状解读，以此温故知新、查漏补缺。本篇将继续探讨UWB的。
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UWB系统考虑因素回顾
在本节中，我们来简要介绍一下UWB的系统组件，以及硬件和软件选择如何影响系统的性能。
锚点和标签
要了解UWB系统，您需要理解锚点和标签这两个术语。锚点通常就是固定的UWB设备。标签通常是指移动的UWB设备。锚点和标签可交换信息，以便确定两者之间的距离。标签的确切位置可通过与多个锚点通信来确定。
一些设备即可作为锚点，也可作为标签。例如，当两个移动手机使用UWB来计算相互之间的距离时，它们可以在计算过程中转化角色，交替地用作标签和锚点。
存储单元和处理能力
典型的UWB设备需要具备一定程度处理能力和特定功能。对于简单的标签，要求处理器具有少量的闪存（可编程非易失性存储器）和数据存储器（易失性随机存取存储器，或RAM）。对于锚点应用，比如到达时间差(TDoA)中使用的锚点，可能需要具有更多闪存和RAM的处理器，在许多情况下还需要数据回传。
图1显示了标签（具有运动检测）或锚点（具有回传接口，如以太网或Wi-Fi接口）的常见架构。对于锚点，可能需要不同类型的处理器，具体取决于系统规模和工作负载/吞吐量需求。
图1：典型的UWB架构（锚点和标签）
天线
另一个系统考虑因素就是天线。不同的应用会需要不同的天线。例如，标签通常使用小型全向性天线。锚点则可能要使用定向天线，具体取决于拓扑结构。
软件栈
UWB通信组件和应用之间的重要互连就是UWB软件栈，如图2所示。软件栈有助于协调与外部设备的互操作性和共存。此外，软件可实现UWB通信组件和内部微控制器之间的通信。例如，在控制智能手机和汽车之间的连接时，软件负责协调通信。
软件还可以同时管理多个应用和用例。例如，某个解决方案可能是控制扬声器、照明装置、加热系统等智能家居生态系统的组成部分。它可以与所有UWB标签和UWB支持设备通信，同时利用位置信息控制环境、锁门和开门、启用和禁用报警系统等。UWB软件栈可同时处理所有这些不同的情况。
图2：Qorvo的UWB软件栈示例
使用UWB软件栈可确保UWB通信组件满足不同应用的需求。此外，从最终用户和整体系统设计角度来说，利用该软件的许多功能可以让事情变得更简单。
功能优先级排序
在一些应用场景下，不同功能需要进行优先级排序。例如，假设在某个应用中，电源管理和电池使用寿命很重要，比位置更新速率或数据吞吐量更重要。在这种情况下，可使用软件优化功耗，将设备设置为不用时关闭，需要通信时开启。
另一种情况就是，传感器LOS信号不理想或是来自不同的方向。此时，可使用软件将结果平均，以获得精确的距离信息；软件还可以平滑处理比其他信号更嘈杂的信号。为了获得更精确的结果（尤其是在快速移动应用中），或为了添加有关设备方向的信息，软件还可以将来自UWB芯片组的数据与来自惯性测量装置（包括加速计、陀螺仪和磁力计等）的数据整合在一起。
文章转载自Qorvo半导体微信公众号
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