蘋果昨日凌晨在其總部賈伯斯劇院舉行了年度最重磅的秋季發布會，發布了五款硬體新品以及兩款遊戲/電視劇新服務。EDN電子技術設計對此進行了詳細得報導：《蘋果iPhone11系列發布，A13晶片現場叫板華為、高通》Zp8ednc
EDN小編發現，熱議話題除了#蘋果首次對比華為# #iPhone浴霸三攝被玩壞了#之外，還有一個就是發布會只介紹了名字的Apple U1晶片。Zp8ednc
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很多網友認為U1 晶片將成為蘋果的秘密武器，那麼這個被蘋果一帶而過的新東西到底是什麼？Zp8ednc
曾輸給了藍牙的UWB技術UWB技術由來已久，在2002年美國管理頻譜的FCC就發布了關於UWB的頻段和功率規範，最初UWB的應用是短距離數據傳輸，因為UWB可以和WiFi和蜂窩移動頻段有交疊而不會產生幹擾。Zp8ednc
傳統的無線通信往往使用較窄的頻段，同時在頻段內可以有較高的功率密度。與之相對，UWB使用非常寬的頻譜，但是在每個頻點上的功率密度都很低。這樣一來，UWB分散在很寬的頻段內，因此對於其他使用該頻段的通信協議造成的幹擾非常小。Zp8ednc
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由傅立葉變換的性質我們知道頻域信號延展越寬則時域信號越窄，因此超寬帶信號在時域的波形是非常短的一個脈衝。UWB的應用場景通常是短距離通信，UWB發射機主要是擠一個脈衝，而接收機則是做correlation操作，相對而言電路設計的功率較小，因此往往使用在低功耗應用中。Zp8ednc
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早在2006年，東芝就發布過一款筆記本，支持UWB技術；次年，聯想也發布了ThinkPad X200T，部分機型支持UWB，聯想聲稱，UWB技術能以480Mbit/s的速度無線傳輸文件，遠高於當時藍牙2.0的3Mbit/s。這個速度即使是拿到現在來，看起來也不算慢，即使是目前5GHz的Wi-Fi，單天線也就能達到433Mbit/s的速度。Zp8ednc
然而，在21世紀初，UWB數據傳輸卻輸給了藍牙，為何？Zp8ednc
Ultra Wide Band，超寬帶。顧名思義，這項技術所需要的頻寬特別大，有多大呢？Zp8ednc
2G時代，GSM每個頻點的帶寬是200kHz；3G時代，聯通的WCDMA頻率範圍為上行1940M-1955M ，下行2130M-2145M，帶寬是25MHz；4G時代，聯通的頻寬為40+10MHz，其中TD-LTE為40MHz，FDD-LTE為10MHz。移動、聯通、電信加起來頻寬也就是350MHz。到了5G年代，移動、電信、聯通三家加起來的頻寬也就是460MHz。Zp8ednc
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三大運營商分配到的商用行動網路運營頻段範圍（圖片來源：運營商頭條）Zp8ednc
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三大運營商分配到的5G行動網路運營頻段範圍Zp8ednc
而FCC對UWB的定義是，任何相對帶寬不小於20%或者絕對帶寬不小於500MHz並滿足功率譜限制的信號，FCC為UWB分配了3.1 GHz~10.6GHz共7.5GHz頻帶。500MHz！比移動聯通電信三家234G加起來還多，即使是對於5G這種需要大帶寬的應用，還是比他們三家加起來還多。當然，為了避免信號幹擾，FCC還對其輻射功率做出了比FCC Part15.209更為嚴格的限制，將其限定-41.3dBm頻帶內。大的頻寬對於天線和頻譜分配都造成了不小的困擾。在數據傳輸方面，普及起來自然不容易。因此，數據傳輸這個UWB的技能被放棄了，2009年英特爾就解散了UWB業務部門UNO。Zp8ednc
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UWB超寬頻使用的頻段範圍和其他網絡信號對比Zp8ednc
為何UWB轉做室內定位仍打不贏Wi-Fi和藍牙？隨著物聯網的誕生，UWB又找到了另一個應用，即（室內）定位。Zp8ednc
這項技術它不是利用載波信號來傳輸數據，而是通過收發信機之間的納秒級極短脈衝來完成數據的傳輸。通過窄脈衝信號，UWB技術就可以實現類似於實現高精度定位，其實現的原理ToF+GPS。簡單點說，手機發射信號，用於監測的小型基站接收信號，通過信號到達不同監測點的單元時間差，對於無線信號發射源進行定位。只要在室內有三個基站，就可以通過到達時間差方式進行定位。Zp8ednc
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UWB超寬頻的室內定位原理Zp8ednc
因為UWB技術的發射功率相對較低，因此其定位距離相對較短，如果用於室外，其低功耗特性與室外的距離可能產生很大矛盾。室內距離相對較短，一間屋子放上四五個也就差不多能覆蓋了。Zp8ednc
UWB技術是目前室內定位技術中精度相對較高的方式，但為何目前的室內定位仍以Wi-Fi定位和藍牙定位為主？Zp8ednc
主要是因為貴！Zp8ednc
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對比定位技術特性Zp8ednc
Wi-Fi定位和藍牙定位成本相對較低，Wi-Fi定位可以利用現有的室內Wi-Fi無線網絡加以計算定位，用於引導；藍牙定位也類似。Zp8ednc
但UWB技術需要額外部署相應基站，加上UWB技術相關配套的晶片、組件都較少，難以實現規模化，同時，開發難度也較高，其成本可能是Wi-Fi定位成本的10倍以上。Zp8ednc
因此，目前UWB技術在室內定位上，主要應用於以下幾個方面：Zp8ednc
隧道管廊：在隧道施工現場，通過部署UWB超寬帶定位系統，將定位標籤集成至員工胸卡、安全帽等穿戴設備內，可以提供的集風險管控、人員管理、實時顯示、應急救援等功能能夠準確定位工人位置，保障工人施工安全、施工質量、施工進度。 工業製造：在工廠中，UWB超寬帶定位系統可以幫助傳統工廠實現數位化管理，可實時查看員工位置、在崗時間、離崗時間、移動軌跡，提高崗位巡查效率。通過後臺對倉儲貨物位置的監管，可查看物品位置、所屬倉庫等數據，防止物資設備的丟失。 司法監獄：在監獄，通過UWB超寬帶定位系統，將定位標籤集成至犯人定位腕帶中，能夠實時掌握服刑人員的實時位置、人數清點、犯人腕帶防拆報警、電子圍欄、聚眾分析、行動軌跡跟蹤、 回放、攝像聯動警報等，能夠很大程度的降低監管執法的風險，防止意外事故的發生。 養老院：在養老院，通過給老人佩戴智能手環或胸牌，不僅能夠實時查看老人位置，還能夠通過設置電子圍欄來圈定安全活動範圍，一旦老人走出安全區域，系統就會及時預警，通知管理人員前往查看，避免老人走失。 展廳：在會展、展廳內，UWB超寬帶定位系統可實現智能化導覽服務，一方面可以實時導引觀眾前往想去的展位，另外也可以對觀眾的位置數據進行精準統計，查看參展客戶及工作人員在展廳內的觀覽軌跡、停留時間等，實現辦展效果精準分析。讓展方了解參展人員感興趣產品，為後期提升展會質量工作提供明確方向。蘋果U1晶片是為幹掉數據線接口做準備？上文詳細分析了UWB技術的優劣勢及應用場景，蘋果會如何發揮這顆U1晶片的功能呢？EDNC小編在蘋果官網的產品詳情圖中找到了關於U1晶片的解釋。Zp8ednc
蘋果指出，U1晶片利用超寬頻（UWB）技術實現了空間感知，讓iPhone11pro能夠精準定位同樣配備U1晶片的蘋果設備。這就像為iPhone增添了另一種感知能力，將會帶來許多精彩的新功能。Zp8ednc
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蘋果表示，有了U1晶片和ios13，在使用隔空投遞時，只需將你的iPhone指向其他們的iPhone，系統就回為對方優先排序，讓你更快速地共享文件。Zp8ednc
但同時，蘋果表示這僅僅只是開始，讓人期待的還多著呢。對此很多網友展開了U1晶片的應用設想。Zp8ednc
有網友表示：該技術將來可能會增強「尋找我的」應用，當然還有導航和地圖增強功能也是很大的應用方向。包括此前爆料過的蘋果設備跟蹤器，這也是一個用途，可惜這個小工具同樣沒能出現在發布會上。Zp8ednc
此外，網友猜測還十分有可能會用在智能家居上。例如當用戶從A房間準備往B房間走，通過U1的精準定位可以讓下個房間的燈具或特定電子產品預先開啟。Zp8ednc
矽說認為：如果我們把眼光放略遠一些，目前在消費者應用中唯一會用到定位的就是VR。在較高端的VR設備中，往往都需要用戶事先在室內放置定位標籤來追蹤用戶的動作。事實上，AR預計也有類似的需求。AR在應用中需要根據用戶的定位來做交互（類似PokemonGo，根據用戶的實時定位來決定會出現什麼樣的pokemon以及收集精靈球等等），而目前定位方案最需要解決的是室內場景（室外可以用GPS），而室內定位除了SLAM之外確實還會需要一些其他維度的信號。蘋果之前在AR領域投入很大，之前一直有傳聞在開發AR眼鏡（有傳聞說蘋果AR眼鏡項目被解散但是該傳聞可信度並不大），這次蘋果可以在其Apple Home設備中加入U1，並使用iPhone11來定位用戶位置並在AR眼鏡上顯示出來（例如在餐桌的時候推送外賣信息等）。這也是蘋果在發布時候所說的「amazing new capabilities」。Zp8ednc
知乎用戶@墨墨基基表示：之前和國內外幾位業內人士深入了解過，類似華為手機等國內幾個頭部企業也都在密集測試和集成UWB方案，不過目的不完全是所謂什麼UWB歡欣鼓舞的"定位"市場，畢竟基站鋪設成本也不是一個小數目。真正想趕上商用領域無處不在的WIFI鋪設應該近幾年是看不到的，不可能只是為了定位而定位。蘋果，華為目的應該都是差不多，充分利用了UWB的帶寬優勢，克服藍牙速率較低的缺點，可以為VR視頻傳輸類的生態鋪路。 和車廠端結合，幹掉老一代的車鑰，未來有機會應用到手機解鎖車輛等等應用。Zp8ednc
此外，知乎網友@孫國星表示：這個技術很早就出來了，民用這塊做的比較好的是愛爾蘭的decawave，很多國內做企業集成的都使用他家的晶片。該技術的優點是加密性好，傳輸速度快和功耗低。缺點是抗幹擾性差，帶點鋼筋的牆體就穿不過去金屬就是它的死穴。所以猜測現在使用該技術，可能是未來為了幹掉數據線接口做準備吧。Zp8ednc
上面我們提到，UWB技術在室內定位中，相較於藍牙和Wi-Fi方案最大的弱點是貴，目前蘋果還沒對開發者開放U1晶片的開發權限，可能目前蘋果還在預估這款晶片的商業價值和潛力。Zp8ednc
不過值得一提的是，UWB這個圈子的玩家並不只有蘋果一家，比如：近日，中海達集團旗下子公司聯睿電子與華為正式籤約「華為UWB手機無線防盜器項目」，此舉將為華為體驗店帶來顛覆性的全新購機體驗：顧客能夠在店內自由走動體驗手機、平板等電子產品，擺脫有線防盜的限制，深度享受沉浸式購物體驗。Zp8ednc
最後EDN小編要大聲地告訴大家，下周小編的同事將獨家採訪U1晶片晶片初創企業Decawave，想了解更多「內幕」消息的朋友請關注我們哦！Zp8ednc
參考資料：Zp8ednc
淺析超寬頻技術和應用 劉延Zp8ednc
蘋果U1，還是劍指AR 矽說Zp8ednc
什麼是UWB超寬帶定位，UWB定位全面解析 娃哈哈Zp8ednc
（責編：Demi Xia）Zp8ednc