超宽带 (UWB) 技术越来越多地被用在消费电子、汽车系统和工业应用中，推动了 UWB 标准的持续演进。为了支持精准测距、安全访问和先进感知等新兴应用，IEEE 已着手在 IEEE 802.15.4ab 标准中增强 UWB 物理层和 MAC 层。这些增强的特性旨在提升性能，同时保持与以往版本的兼容性。
本白皮书探讨了 IEEE 802.15.4ab 标准引入的先进技术，例如增强型调制方案、动态数据速率自适应、多毫秒测距技术以及新的雷达感知能力。这些特性将支持未来应用，例如生命体征检测、沉浸式多媒体共享和超低功耗唤醒。
您将了解：
HPRF 调制
HRP-EMDEV 基于 IEEE 802.15.4z 引入的高脉冲重复频率 (HPRF) 调制方案，每个编码比特采用两次脉冲序列突发。每个突发后面有一个长度相同的保护间隔。
UWB 驱动的 MMS UWB 测距（一对一）
如图所示，响应端可以立即对接收到的片段进行响应，从而优化测距阶段的时间，这也被称为交错测距。
唤醒示例（20 次 SYNC 重复）
IEEE 802.15.4ab 还将引入一种节能机制，使接收端在专用 UWB 信道上检测到唤醒消息之前一直保持低功耗模式。
多毫秒 (MMS) UWB 测距技术将测距数据包分为 RSF 和 RIF 片段并在毫秒时隙中发送，提高了测距精度和能效。这可实现更高的有效发射功率并降低干扰。支持 UWB 驱动和窄带辅助 (NBA) 配置，能够混合使用 UWB 和 O-QPSK 信道。标准定义了不同的一对一和一对多测距模式，还可根据延迟和功率要求选择交错或非交错测距序列。
UWB 感知功能通过新的 SENS 数据包格式、具备最小旁瓣的专用脉冲波形以及标准化的 CIR 数据接口得以实现。相关应用包括运动检测、生命体征监测和环境映射。通过包内或包间频率拼接和重叠信道分配提高精度。脉冲设计采用三元码和预定义时序标记，增强了分辨率和目标区分能力。
唤醒功能使用基于毫秒间隔的专用 UWB 突发脉冲，将设备从低功耗状态唤醒。唤醒消息由同步脉冲组成，会对起始位和目标设备 ID 进行编码，并使用位置调制方式表示二进制信息。系统通过调整 SYNC 重复次数来平衡延迟和功耗，支持 10.25 ms 至 102.5 ms 的唤醒周期。
LE-UWB 通过强制使用开关键控 (OOK) 和可选的突发位置调制 (BPM) 实现高效、低复杂度通信。两种调制方式均采用芯片级脉冲模式，速率可达 245.76 MHz，支持 5 Mbps 至 20 Mbps 的数据速率。LE-UWB 符号周期短且无需生成射频载波，适合功耗受限的低延迟 IoT 应用。
增强型 UWB 特性提出了新的测试要求，例如通过时域模板和互相关要求约束脉冲波形精度。针对基于 O-QPSK 的窄带物理层、动态数据速率自适应和感知脉冲一致性引入了附加测试。这些测试符合 IEEE 标准，以及 FiRa、CCC 和 CSA 等机构规定的监管和认证要求。
NBA MMS 测距中的 O-QPSK 发射必须符合特定的功率谱密度限值。发射 PSD 采用 100 kHz 分辨率带宽进行测量，要求在超出载波频率 ±3.5 MHz 的范围内相对限值达到 -20 dB。符号和载波频率对齐必须满足严格的 ±20 ppm 允差要求，确保 UWB 物理层的相干操作。
CMP200 和 R&S®ATS800R 等测试仪器支持整个 UWB 开发周期，包括早期研究、芯片组设计、合规性验证、生产测试和认证。这些解决方案提供多种功能，包括参数测试、AoA 验证、感知脉冲验证和空口 (OTA) 性能表征。
本白皮书探讨了 IEEE 802.15.4ab 标准引入的先进技术，例如增强型调制方案、动态数据速率自适应、多毫秒测距技术以及新的雷达感知能力。这些特性将支持未来应用，例如生命体征检测、沉浸式多媒体共享和超低功耗唤醒。
