अल्ट्रा वाइड बैंड

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अल्ट्रा-वाइडबैंड (UWB, अल्ट्रा वाइडबैंड, अल्ट्रा-वाइड बैंड और अल्ट्राबैंड) एक रेडियो तकनीक है जो रेडियो स्पेक्ट्रम के एक बड़े हिस्से पर शॉर्ट-रेंज, हाई-बैंडविड्थ संचार के लिए बहुत कम ऊर्जा स्तर का उपयोग कर सकती है।[1] UWB के पास गैर-सहकारी इमेजिंग रडार में पारंपरिक अनुप्रयोग हैं। सबसे हाल के अनुप्रयोग लक्ष्य सेंसर डेटा संग्रह, सटीक पता लगाना,[2] और ट्रैकिंग।[3][4][5] हाई-एंड स्मार्टफोन्स में UWB सपोर्ट दिखाई देने लगा c. 2019.

विशेषताएं

अल्ट्रा-वाइडबैंड एक विस्तृत बैंडविड्थ (>500 हर्ट्ज़) पर सूचना प्रसारित करने की एक तकनीक है। यह एक ही आवृत्ति बैंड में पारंपरिक नैरोबैंड और वाहक तरंग संचरण के साथ हस्तक्षेप किए बिना बड़ी मात्रा में सिग्नल ऊर्जा के संचरण की अनुमति देता है। कई देशों में नियामक सीमाएं रेडियो बैंडविड्थ के इस कुशल उपयोग की अनुमति देती हैं, और उच्च-डेटा-दर व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क (PAN) वायरलेस कनेक्टिविटी, लंबी-श्रेणी की निम्न-डेटा-दर अनुप्रयोगों और रडार और इमेजिंग के पारदर्शी सह-अस्तित्व को सक्षम करती हैं। मौजूदा संचार प्रणालियों के साथ सिस्टम।

अल्ट्रा-वाइडबैंड को पहले पल्स रेडियो के रूप में जाना जाता था, लेकिन FCC और इंटरनेशनल टेलीकम्युनिकेशन यूनियन रेडियोकम्यूनिकेशन सेक्टर (ITU-R) वर्तमान में UWB को एक एंटीना ट्रांसमिशन के रूप में परिभाषित करते हैं, जिसके लिए उत्सर्जित सिग्नल बैंडविड्थ 500 MHz या अंकगणितीय केंद्र के 20% से कम से अधिक है। आवृत्ति।[6] इस प्रकार, पल्स-आधारित सिस्टम- जहां प्रत्येक प्रेषित पल्स UWB बैंडविड्थ (या एक संकीर्ण-बैंड वाहक के कम से कम 500 मेगाहर्ट्ज का कुल योग; उदाहरण के लिए, ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (OFDM)) पर कब्जा कर लेता है- UWB स्पेक्ट्रम तक पहुंच सकता है नियम।

सिद्धांत

पारंपरिक रेडियो प्रसारण और UWB के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि पारंपरिक प्रणालियां साइनसोइडल तरंग के शक्ति स्तर, आवृत्ति और/या चरण को बदलकर सूचना प्रसारित करती हैं। UWB प्रसारण विशिष्ट समय अंतराल पर रेडियो ऊर्जा उत्पन्न करके और एक बड़े बैंडविड्थ पर कब्जा करके सूचना प्रसारित करता है, इस प्रकार पल्स-पोजिशन मॉड्यूलेशन | पल्स-पोजिशन या टाइम मॉड्यूलेशन को सक्षम करता है। पल्स की ध्रुवीयता, इसके आयाम और/या ऑर्थोगोनल दालों का उपयोग करके सूचना को UWB सिग्नल (पल्स) पर संशोधित किया जा सकता है। UWB दालों को समय या स्थिति मॉडुलन का समर्थन करने के लिए अपेक्षाकृत कम पल्स दरों पर छिटपुट रूप से भेजा जा सकता है, लेकिन UWB पल्स बैंडविड्थ के व्युत्क्रम तक की दरों पर भी भेजा जा सकता है। पल्स-यूडब्ल्यूबी सिस्टम को यूडब्ल्यूबी पल्स (कंटीन्यूअस पल्स यूडब्ल्यूबी या सी-यूडब्ल्यूबी) की निरंतर धारा का उपयोग करते हुए 1.3 बिलियन पल्स प्रति सेकंड से अधिक चैनल पल्स दरों पर प्रदर्शित किया गया है, जबकि 675 एमबीटी से अधिक की त्रुटि-सुधार एन्कोडेड डेटा दरों का समर्थन करते हुए /एस।[7] विभिन्न आवृत्तियों पर संचरण की उड़ान के समय को निर्धारित करने के लिए एक UWB रेडियो प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है। यह मल्टीपाथ प्रसार को दूर करने में मदद करता है, क्योंकि कुछ आवृत्तियों में लाइन-ऑफ़-विज़न प्रचार | लाइन-ऑफ़-विज़न प्रक्षेपवक्र होता है, जबकि अन्य अप्रत्यक्ष पथों में अधिक देरी होती है। एक सहकारी सममित दो-तरफ़ा पैमाइश तकनीक के साथ, दूरियों को उच्च रिज़ॉल्यूशन और सटीकता से मापा जा सकता है।[8]


अनुप्रयोग

वास्तविक समय स्थान

UWB रीयल-टाइम लोकेशन सिस्टम के लिए उपयोगी है, और इसकी सटीक क्षमताएं और कम शक्ति इसे अस्पतालों जैसे रेडियो-फ्रीक्वेंसी-सेंसिटिव वातावरण के लिए उपयुक्त बनाती है। UWB पीयर-टू-पीयर फाइन रेंजिंग के लिए भी उपयोगी है, जो दो संस्थाओं के बीच सापेक्ष दूरी के आधार पर कई अनुप्रयोगों की अनुमति देता है।

इंडोर लोकेटिंग

ओम्लोक्स प्रौद्योगिकी मानक प्रौद्योगिकी और निर्माता से स्वतंत्र स्थान डेटा के प्रावधान को सक्षम बनाता है। UWB भाग IEEE_802.15#एन्हांस्ड अल्ट्रा वाइडबैंड (UWB) भौतिक परत (PHYs) और एसोसिएटेड रेंजिंग तकनीक (4z)|IEEE 802.15.4.z पर आधारित है।[9] मानक।

मोबाइल टेलीफोनी

Apple ने सितंबर 2019 में अल्ट्रा-वाइडबैंड क्षमताओं वाले पहले तीन फोन लॉन्च किए, जिनके नाम iPhone 11, iPhone 11 Pro और iPhone 11 Pro Max थे।[10][11][12] Apple ने सितंबर 2020 में Apple वॉच की सीरीज 6 भी लॉन्च की, जिसमें UWB,[13] और 20 अप्रैल, 2021 को एक प्रेस इवेंट में इस तकनीक की विशेषता वाले उनके एयरटैग का खुलासा किया गया।[14][5]सैमसंग गैलेक्सी नोट 20 अल्ट्रा और गैलेक्सी एस21 अल्ट्रा और एस21+ भी यूडब्ल्यूबी को सपोर्ट करते हैं।[15] सैमसंग गैलेक्सी स्मार्टटैग+ के साथ।[16] अगस्त 2021 में रिलीज़ किया गया Xiaomi MIX 4 UWB को सपोर्ट करता है, और चुनिंदा AIoT डिवाइस से कनेक्ट करने की क्षमता प्रदान करता है।[17] FiRa कंसोर्टियम की स्थापना अगस्त 2019 में मोबाइल फोन सहित इंटरऑपरेबल UWB इकोसिस्टम विकसित करने के लिए की गई थी। सैमसंग, श्याओमी और ओप्पो वर्तमान में FiRa कंसोर्टियम के सदस्य हैं।[18] नवंबर 2020 में, Android ओपन सोर्स प्रोजेक्ट को आगामी UWB API से संबंधित पहला पैच प्राप्त हुआ; फ़ीचर-पूर्ण UWB समर्थन Android के बाद के संस्करणों में अपेक्षित है।[19]


डिजिटल कुंजी

UWB डिजिटल कार की कार और स्मार्टफोन के बीच की दूरी के आधार पर काम करती है।[20]


उत्पाद

स्थान प्रणालियों पर केंद्रित यूडब्ल्यूबी एकीकृत सर्किट की एक छोटी संख्या उत्पादन में है या उत्पादन के लिए योजना बनाई गई है as of 2020.

Supplier Product Name Standard Band Announced Commercial Products
Microchip ATA8350 LRP 6.2-7.8GHz Feb 2021
Microchip ATA8352 LRP 6.2-8.3GHz Feb 2021
NXP NCJ29D5 HRP 6–8.5 GHz[21] Nov 12, 2019
NXP SR100T HRP 6–9 GHz[22] Sept 17, 2019 Samsung Galaxy Note20 Ultra[23]
Apple Inc. U1 HRP[24] 6–8.5 GHz[25] Sept 11, 2019 iPhone 11 series, Apple Watch Series 6, Apple Watch Series 7, Apple Watch Series 8, Apple Watch Ultra, iPhone 12 series, HomePod Mini, AirTag, iPhone 13 series, iPhone 14 series[26]
Qorvo DW1000 HRP 3.5–6.5 GHz[27] Nov 7, 2013
Qorvo DW3000 HRP 6–8.5 GHz[28] Jan 2019[29]
3 dB 3DB6830 LRP 6–8 GHz[30]
CEVA RivieraWaves UWB HRP 3.1–10.6 GHz depending on radio Jun 24, 2021[31]
SPARK Microsystems SR1010/SR1020 N/A[32] 3.1-6GHz, 6-9.25GHz[33] Mar 18, 2020[34]


औद्योगिक अनुप्रयोग

न्यू यॉर्क सिटी सबवे के सिग्नलिंग में उपयोग के लिए यूडब्लूबी का मूल्यांकन किया गया है।[35]


रडार

अल्ट्रा-वाइडबैंड ने सिंथेटिक-एपर्चर रडार | सिंथेटिक एपर्चर रडार (एसएआर) तकनीक में इसके कार्यान्वयन के लिए व्यापक ध्यान आकर्षित किया। कम आवृत्तियों का उपयोग करते हुए इसकी उच्च रिज़ॉल्यूशन क्षमता के कारण, UWB SAR को इसकी वस्तु-प्रवेश क्षमता के लिए भारी शोध किया गया था।[36][37][38] 1990 के दशक की शुरुआत में, यूनाइटेड स्टेट्स आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी|यू.एस. आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी (ARL) ने विभिन्न स्थिर और मोबाइल ग्राउंड-, फोलिएज- और वॉल-पेनेट्रेटिंग रडार प्लेटफॉर्म विकसित किए, जो सुरक्षित दूरी पर दफन किए गए IED और छिपे हुए विरोधियों का पता लगाने और उनकी पहचान करने के लिए काम करते हैं। उदाहरणों में रेलएसएआर, बूमएसएआर, साइर रडार और सेफायर रडार शामिल हैं।[39][40] एआरएल ने इस बात की व्यवहार्यता की भी जांच की है कि क्या प्लेटफॉर्म के स्थिर होने पर चलती लक्ष्य के वेग का अनुमान लगाने के लिए यूडब्ल्यूबी रडार तकनीक डॉपलर प्रसंस्करण को शामिल कर सकती है।[41] जबकि 2013 की एक रिपोर्ट में एकीकरण अंतराल के दौरान लक्ष्य सीमा प्रवासन के कारण UWB तरंगों के उपयोग के मुद्दे पर प्रकाश डाला गया था, हाल के अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि जब तक एक सही मिलान फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है, तब तक UWB तरंग पारंपरिक डॉपलर प्रसंस्करण की तुलना में बेहतर प्रदर्शन प्रदर्शित कर सकते हैं।[42] अल्ट्रा-वाइडबैंड पल्स डॉपलर राडार का उपयोग मानव शरीर के महत्वपूर्ण संकेतों, जैसे हृदय गति और श्वसन संकेतों के साथ-साथ मानव चाल विश्लेषण और गिरावट का पता लगाने के लिए भी किया गया है। यह कंटीन्यूअस-वेव राडार | कंटीन्यूअस-वेव राडार सिस्टम के संभावित विकल्प के रूप में कार्य करता है क्योंकि इसमें कम बिजली की खपत और एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन रेंज प्रोफाइल शामिल है। हालांकि, इसके कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात ने इसे त्रुटियों के प्रति संवेदनशील बना दिया है।[43][44] इस एप्लिकेशन का एक व्यावसायिक उदाहरण RayBaby है, जो एक बेबी मॉनिटर है जो यह निर्धारित करने के लिए श्वास और हृदय गति का पता लगाता है कि बच्चा सो रहा है या जाग रहा है। Raybaby की डिटेक्शन रेंज पाँच मीटर है और यह एक मिलीमीटर से भी कम की सूक्ष्म गतिविधियों का पता लगा सकता है।[45] अल्ट्रा-वाइडबैंड का उपयोग आर-थ्रू-द-दीवार सटीक रडार-इमेजिंग तकनीक में भी किया जाता है,[46][47][48] सटीक पता लगाने और ट्रैकिंग (रेडियो के बीच दूरी माप का उपयोग करके), और सटीक समय-के-आगमन-आधारित स्थानीयकरण दृष्टिकोण।[49] यह कुशल है, लगभग 10 की स्थानिक क्षमता के साथ13 बिट/से/मी2</उप>।[citation needed] UWB रडार को एक स्वचालित लक्ष्य पहचान अनुप्रयोग में सक्रिय सेंसर घटक के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जिसे मानव या वस्तुओं का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो सबवे ट्रैक पर गिर गए हैं।[50]


डेटा ट्रांसफर

अल्ट्रा-वाइडबैंड विशेषताएँ लघु-श्रेणी के अनुप्रयोगों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, जैसे कि वायरलेस यूएसबी, वायरलेस वीडियो मॉनिटर, कैमकोर्डर, वायरलेस प्रिंटिंग और पोर्टेबल मीडिया प्लेयर में फ़ाइल स्थानांतरण।[51] UWB को व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क में उपयोग के लिए प्रस्तावित किया गया था, और IEEE 802.15.3a ड्राफ्ट पैन मानक में दिखाई दिया। हालाँकि, कई वर्षों के गतिरोध के बाद, IEEE 802.15.3a कार्य समूह[52] भंग थी[53] 2006 में। WiMedia Alliance और USB इम्प्लीमेंटर फोरम द्वारा काम पूरा किया गया था। UWB मानकों के विकास में धीमी प्रगति, प्रारंभिक कार्यान्वयन की लागत, और प्रारंभिक अपेक्षा से काफी कम प्रदर्शन उपभोक्ता उत्पादों में UWB के सीमित उपयोग के कई कारण हैं (जिसके कारण कई UWB विक्रेताओं ने 2008 और 2009 में परिचालन बंद कर दिया था)।[54]


विनियमन

यू.एस. फेडरल कम्युनिकेशंस कमीशन (FCC) के अनुसार, यू.एस. में, अल्ट्रा-वाइडबैंड 500 मेगाहर्ट्ज या अंकगणितीय केंद्र आवृत्ति के 20% से कम बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) के साथ रेडियो तकनीक को संदर्भित करता है। 14 फरवरी, 2002 एफसीसी रिपोर्ट और आदेश[55] 3.1 से 10.6 हर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी रेंज में UWB के बिना लाइसेंस वाले उपयोग को अधिकृत किया। UWB ट्रांसमीटरों के लिए FCC पावर स्पेक्ट्रल घनत्व (PSD) उत्सर्जन सीमा -41.3 dBm/MHz है। यह सीमा यूडब्ल्यूबी बैंड (शीर्षक 47 सीएफआर भाग 15 | भाग 15 सीमा) में अनजाने उत्सर्जकों पर भी लागू होती है। हालांकि, स्पेक्ट्रम के अन्य खंडों में UWB उत्सर्जकों के लिए उत्सर्जन सीमा काफी कम (-75 dBm/MHz जितनी कम) हो सकती है।

अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ रेडियो संचार क्षेत्र (ITU-R) में विचार-विमर्श के परिणामस्वरूप UWB पर एक रिपोर्ट और सिफारिश की गई[citation needed] नवंबर 2005 में। यूके के नियामक ऑफकॉम ने इसी तरह के फैसले की घोषणा की[56] 9 अगस्त 2007 को।

समान स्पेक्ट्रम साझा करने वाले नैरोबैंड और UWB संकेतों के बीच हस्तक्षेप पर चिंता व्यक्त की गई है। इससे पहले, स्पंदन का उपयोग करने वाली एकमात्र रेडियो तकनीक स्पार्क-गैप ट्रांसमीटर थी, जिसे अंतरराष्ट्रीय संधियों ने प्रतिबंधित कर दिया था क्योंकि वे मध्यम-तरंग रिसीवरों में हस्तक्षेप करते थे। हालाँकि, UWB बहुत कम स्तर की शक्ति का उपयोग करता है। इस विषय को व्यापक रूप से कार्यवाही में शामिल किया गया था जिसके कारण यूएस में एफसीसी नियमों को अपनाया गया था, और आईटीयू-आर की बैठकों में इसकी रिपोर्ट और यूडब्ल्यूबी प्रौद्योगिकी पर सिफारिशें की ओर अग्रसर हुईं। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले विद्युत उपकरण विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (उदाहरण के लिए, हेयर ड्रायर) का उत्सर्जन करते हैं, और समर्थकों ने सफलतापूर्वक तर्क दिया कि कम शक्ति वाले वाइडबैंड ट्रांसमीटरों की व्यापक तैनाती से शोर तल को अत्यधिक नहीं बढ़ाया जाएगा।[citation needed]


अन्य मानकों के साथ सह-अस्तित्व

फरवरी 2002 में, संघीय संचार आयोग (FCC) ने एक संशोधन (भाग 15) जारी किया जो UWB ट्रांसमिशन और रिसेप्शन के नियमों को निर्दिष्ट करता है। इस विज्ञप्ति के अनुसार, 20% से अधिक आंशिक बैंडविड्थ वाले किसी भी सिग्नल या 500 मेगाहर्ट्ज से अधिक बैंडविड्थ वाले किसी भी सिग्नल को UWB सिग्नल माना जाता है। FCC नियम 3.1 और 10.6 GHz के बीच बिना लाइसेंस वाले स्पेक्ट्रम के 7.5 GHz तक पहुंच को भी परिभाषित करता है जो संचार और मापन प्रणालियों के लिए उपलब्ध कराया जाता है।[citation needed] UWB रेंज में मौजूद नैरोबैंड सिग्नल, जैसे कि IEEE 802.11a ट्रांसमिशन, UWB रिसीवर द्वारा देखे गए UWB सिग्नल की तुलना में उच्च PSD स्तर प्रदर्शित कर सकते हैं। परिणामस्वरूप, UWB बिट त्रुटि दर प्रदर्शन में गिरावट की उम्मीद की जा सकती है।[57] नोकदार UWB एंटेना [58] और फिल्टर[59] संकीर्ण बैंड उपकरणों के साथ UWB उपकरणों के सह-अस्तित्व के लिए डिज़ाइन किया गया है।

प्रौद्योगिकी समूह


यह भी देखें


संदर्भ

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