Next Generation UWB

NG-UWB ist eine Weiterentwicklung früherer UWB-Standards und baut auf IEEE 802.15.4z auf. Die wesentlichen Unterschiede von NG-UWB zu früheren Standards können folgendermaßen zusammengefasst werden:

• Verbesserte Modulationsschemata: NG-UWB führt drei erweiterte Modulationsschemata auf Grundlage von hohen Pulsfolgefrequenzen (HPRF) ein. Diese umfassen zwei Langstreckenmodulationsschemata und zwei Modulationsschemata mit hohen Datenraten, was vielfältigere Kommunikationsszenarien ermöglicht.
• Latenzarmer Kommunikationsmodus: Diese Funktion nutzt Low-Density-Parity-Check-Coding (LDPC). Der Modus unterstützt eine dynamische Anpassung des Modulationsschemas, was die Kommunikation im Hinblick auf spezifische Anwendungen effizienter gestaltet.
• Multi-Millisekunden-Ranging (MMS-Ranging): MMS-Ranging teilt UWB-Ranging-Pakete in kleinere Fragmente auf, die in aufeinanderfolgenden Millisekunden-Zeitschlitzen gesendet werden. Dies erlaubt ein erhöhtes Leistungsbudget, was die Leistungsfähigkeit von Ranging-Operationen verbessert.
• Verbessertes Ranging und verbesserte Datenübertragung: NG-UWB zielt darauf ab, die Einschränkungen früherer UWB-Standards zu beseitigen, indem Ranging und Datenübertragung wesentlich verbessert werden.
• Neue Codierschemata: Die Einführung neuer Codierschemata verbessert die Leistungsübertragungsbilanz und die Koexistenz mit anderen Technologien, was UWB in vielfältigen Umgebungen robuster macht.
• Sensorik: Verbesserte Erfassungsfunktionen bedeuten ein breiteres Anwendungsfeld von NG-UWB.
• Neue Anwendungen: NG-UWB eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten, wie etwa kontaktlose Zahlung, hochauflösendes Audio- und Videostreaming, verbesserte Erfassungs- und Radar-Funktionalitäten, Präsenzerfassung und Überwachung von Vitalparametern.

NBA-MMS-Ranging verbessert die UWB-Leistung durch:

• Segmentierung von Ranging-Paketen: Bei NBA-MMS-Ranging werden UWB-Ranging-Pakete in kleinere Fragmente aufgeteilt. Indem diese Fragmente in aufeinanderfolgenden Millisekunden-Zeitschlitzen gesendet werden, kann die Leistungsnutzung pro Millisekunde optimiert werden. Dies ermöglicht wiederum eine effizientere Übertragung und einen effizienteren Empfang von Daten, was die Gesamtgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Ranging-Prozesses verbessert.
• Erhöhtes Leistungsbudget: NBA-MMS kann zusätzliche Leistungsressourcen nutzen. Aufgrund der aufeinanderfolgenden Zeitschlitze ist die Dauer der Übertragung länger, was die Signalstärke und die Leistung in schwierigen Umgebungen verbessern kann, in denen eine Signaldegradation auftreten kann.
• Schmalband-Kommunikation in der Steuerungsphase: Durch die Nutzung einer Bitübertragungsschicht mit Offset-Quadraturphasenumtastung (O-QPSK) im 5-GHz-Band kann das System ein stabileres und zuverlässigeres Steuersignal erzielen.
• Verbesserte Ranging-Genauigkeit: Die Kombination aus fragmentierter Paketübertragung und Schmalband-Unterstützung führt zu einer verbesserten Zeitauflösung und Genauigkeit bei Entfernungsmessungen. Dies ist für Anwendungen entscheidend, bei denen präzise Positionierungs- und Entfernungsmessungsfähigkeiten kritisch sind.
• Robustheit in einer Vielfalt von Umgebungen: Die Schmalband-Kommunikationsfähigkeit unterstützt eine hohe Leistungsfähigkeit auch unter herausfordernden Bedingungen.

Einige wichtige Anwendungen von NG-UWB umfassen:

• Kontaktloses Zahlen
• Sicherer Zugang
• Warenverfolgung
• Hochauflösendes Audio und Video
• Erweiterte Sensor- und Radar-Funktionen
• Präsenzerkennung und Überwachung von Fahrzeuginsassen
• Einbruchserkennung
• Überwachung von Vitalparametern

Ähnlich wie bei der vorherigen Generation von UWB müssen Tests auf mehreren Ebenen durchgeführt werden: von der Leistungsfähigkeit der Bitübertragungsschicht und Konformitätsprüfungen bis hin zu MAC- und Interoperabilitätstests, wie von der FiRa-Zertifizierung abgedeckt. Rohde & Schwarz bietet komplette Testlösungen zur regulatorischen und normativen Konformität der Bitübertragungsschicht. Wir unterstützen auch Leistungstests der Bitübertragungsschicht für alle Phasen des Produktlebenszyklus.

Die sichere Entfernungsmessung ist ein wesentliches Merkmal von UWB für Anwendungen wie sicherer Zugang oder kontaktlose Zahlung. Abgesehen von den integrierten Technologiefunktionen gibt es bestimmte, von FiRa definierte physische Testszenarien, mit denen die Robustheit der Bitübertragungsschicht gegenüber Angriffen verifiziert werden kann. Diese sind ebenfalls Teil der FiRa-Zertifizierung der Bitübertragungsschicht.

Die Überwachung potenzieller Sicherheitslücken und der damit verbundenen technologischen Weiterentwicklungen ist ein fortlaufender Prozess. Das FiRa-Konsortium pflegt sein eigenes Meldesystem für Sicherheitsvorfälle, um Meldungen zu Sicherheitslücken zu sammeln und zu verarbeiten.