अल्ट्रा वाइड बैंड

अल्ट्रा-वाइडबैंड (यूडब्ल्यूबी, अल्ट्रा वाइडबैंड, अल्ट्रा-वाइड बैंड और अल्ट्राबैंड) एक रेडियो विधि है जो रेडियो स्पेक्ट्रम के एक बड़े भाग पर छोटी-रेंज, उच्च-बैंडविड्थ संचार के लिए बहुत कम ऊर्जा स्तर का उपयोग कर सकती है। यूडब्ल्यूबी में गैर-सहकारी इमेजिंग रडार में पारंपरिक अनुप्रयोग हैं। सबसे हाल के एप्लिकेशन लक्षित सेंसर डेटा संग्रह, सटीक स्थान, और ट्रैकिंग इसका उदाहरण हैं। यह तकनीक यूडब्ल्यूबी सपोर्ट हाई-एंड स्मार्टफोन्स c.  2019 में दिखाई देने लगी।

विशेषताएँ
अल्ट्रा-वाइडबैंड एक विस्तृत बैंडविड्थ (> 500 हेटर्स ) में जानकारी प्रसारित करने के लिए एक विधि 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 के लिए अनुमति देता है। कई देशों में नियामक सीमाएं रेडियो बैंडविड्थ के इस कुशल उपयोग के लिए अनुमति देती हैं, और उच्च-डेटा-दर निजी क्षेत्र नेटवर्क (पैन) वायरलेस कनेक्टिविटी, लंबी रेंज कम-डेटा-रेट एप्लिकेशन, और रडार और इमेजिंग के पारदर्शी सह-अस्तित्व को सम्मलित संचार प्रणालियों के साथ प्रणाली को सक्षम करती हैं।

अल्ट्रा-वाइडबैंड को पूर्व में पल्स रेडियो के रूप में जाना जाता था, लेकिन एफसीसी और अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ रेडियो संचार सेक्टर (आईटीयू-आर) वर्तमान में यूडब्ल्यूबी को एंटीना ट्रांसमिशन के रूप में परिभाषित करता है, जिसके लिए उत्सर्जित सिग्नल बैंडविड्थ 500 और एनबीएसपी से कम है; एमएचजेड या 20% अंकगणित का 20%केंद्र आवृत्ति। इस प्रकार, पल्स-आधारित प्रणाली- जहां प्रत्येक प्रेषित पल्स यूडब्ल्यूबी बैंडविड्थ (या कम से कम 500 का एकत्रीकरण, एक संकीर्ण-बैंड वाहक का मेगाहर्ट्ज में मापन किया जाता हैं उदाहरण के लिए, समकोणकार आवृति विभाजन बहुसंकेतन (ओएफडीएम) पर कब्जा कर लेता है- नियमों के अनुसार यूडब्ल्यूबी स्पेक्ट्रम तक पहुंच सकता है।

सिद्धांत
पारंपरिक रेडियो प्रसारण और यूडब्ल्यूबी के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि पारंपरिक प्रणाली एक साइनसोइडल तरंग के बिजली के स्तर, आवृत्ति और/या चरण को अलग करके जानकारी प्रसारित करते हैं। यूडब्ल्यूबी प्रसारण विशिष्ट समय अंतराल पर रेडियो ऊर्जा उत्पन्न करके और एक बड़े बैंडविड्थ पर कब्जा करके जानकारी प्रसारित करता है, इस प्रकार पल्स-पोजिशन मॉड्यूलेशन को सक्षम करता है। पल्स-पोजिशन या टाइम मॉड्यूलेशन।जानकारी को पल्स की ध्रुवीयता, इसके आयाम और ऑर्थोगोनल पल्स का उपयोग करके यूडब्ल्यूबी सिग्नल (पल्स) पर भी संशोधित किया जा सकता है। यूडब्ल्यूबी पल्स को समय या स्थिति मॉड्यूलेशन का समर्थन करने के लिए अपेक्षाकृत कम पल्स दरों पर छिटपुट रूप से भेजा जा सकता है, लेकिन यूडब्ल्यूबी पल्स बैंडविड्थ के व्युत्क्रम तक दरों पर भी भेजा जा सकता है। पल्स-यूडब्ल्यूबी प्रणाली को यूडब्ल्यूबी पल्स (निरंतर पल्स यूडब्ल्यूबी या सी-यूडब्ल्यूबी ) की निरंतर धारा का उपयोग करके प्रति सेकंड 1.3 बिलियन पल्स से अधिक चैनल पल्स दरों पर प्रदर्शित किया गया है, जबकि आगे त्रुटि-सुधार एन्कोडेड डेटा दरों का समर्थन करते हुए 675 एमबीआईटी/एस से अधिक का समर्थन करते हैं।

विभिन्न आवृत्तियों पर ट्रांसमिशन की उड़ान के समय को निर्धारित करने के लिए एक यूडब्ल्यूबी रेडियो प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है।यह मल्टीपैथ प्रसार को दूर करने में सहायता करता है, क्योंकि कुछ आवृत्तियों में लाइन-ऑफ-विज़न प्रसार होता है। एक सहकारी सममित दो प्रकार की मीटरिंग विधि के साथ, दूरी को उच्च रिज़ॉल्यूशन और सटीकता के लिए मापता है।

वास्तविक समय स्थान
यूडब्ल्यूबी वास्तविक समय के स्थान प्रणालियों के लिए उपयोगी है, और इसकी सटीक क्षमता और कम शक्ति इसे रेडियो-आवृत्ति-संवेदनशील वातावरण जैसे अस्पतालों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल बनाती है।यूडब्ल्यूबी सहकर्मी-से-सहकर्मी फाइन रेंज के लिए भी उपयोगी है, जो दो संस्थाओं के बीच सापेक्ष दूरी के आधार पर कई अनुप्रयोगों की अनुमति देता है।

मोबाइल टेलीफोनी
एप्पल ने सितंबर 2019 में अल्ट्रा-वाइडबैंड क्षमताओं के साथ पहले तीन फोन अर्थात्, आईफोन 11, आईफोन 11 Pro, और आईफोन 11 प्रो मैक्स लॉन्च किए।  एप्पल ने सितंबर 2020 में एप्पल वॉच की श्रृंखला 6 भी लॉन्च की, जिसमें यूडब्ल्यूबी है, और इस विधि की विशेषता वाले उनके एयरटैग 20 अप्रैल, 2021 को एक प्रेस इवेंट में सामने आए थे। सैमसंग गैलेक्सी नोट 20 अल्ट्रा और गैलेक्सी एस21 अल्ट्रा और एस21+ भी यूडब्ल्यूबी का समर्थन सैमसंग गैलेक्सी स्मार्टटैग के साथ करते हैं।

अगस्त 2021 में जारी जिओमी मिक्स 4 यूडब्ल्यूबी का समर्थन करता है, और एआईओटी उपकरणों का चयन करने की क्षमता प्रदान करता है।

एफआईआरए कंसोर्टियम की स्थापना अगस्त 2019 में मोबाइल फोन सहित इंटरऑपरेबल यूडब्ल्यूबी पारिस्थितिक तंत्र विकसित करने के लिए की गई थी।सैमसंग, जिओमी, और औप्पो वर्तमान में फिरा कंसोर्टियम के सदस्य हैं। नवंबर 2020 में, एंड्रॉइड ओपन सोर्स प्रोजेक्ट को आगामी यूडब्ल्यूबी एपीआई से संबंधित पहले पैच मिले, एंड्रॉइड के बाद के संस्करणों में फ़ीचर-पूर्ण यूडब्ल्यूबी समर्थन का प्रयास है।

डिजिटल कुंजी
यूडब्ल्यूबी डिजिटल कार कुंजी कार और स्मार्टफोन के बीच की दूरी के आधार पर संचालित होती है।

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

औद्योगिक अनुप्रयोग
यूडब्ल्यूबी का मूल्यांकन न्यूयॉर्क शहर मेट्रो के संकेत में उपयोग के लिए किया गया है।

रडार
अल्ट्रा-वाइडबैंड ने कृत्रिम झिरीदार रडार में इसके कार्यान्वयन के लिए सिंथेटिक एपर्चर रडार (एसएआर) प्रौद्योगिकी ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया। कम आवृत्तियों का उपयोग करते हुए अपनी उच्च रिज़ॉल्यूशन क्षमताओं के कारण, यूडब्ल्यूबी एसएआर को अपनी ऑब्जेक्ट-पेनेट्रेशन क्षमता के लिए भारी शोध किया गया था।  1990 के दशक की प्रारंभ में, यूनाइटेड स्टेट्स आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी या यू.एस.आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी (एआरएल) ने विभिन्न स्थिर और मोबाइल ग्राउंड-, पत्ते-, और दीवार-पेनेट्रेटिंग रडार प्लेटफार्मों को विकसित किया, जो एक सुरक्षित दूरी पर मिटी हुई आईईडी और छिपे हुए विरोधियों का पता लगाने और पहचानने के लिए सेवा करते थे। उदाहरण के रूप में रेलसर, बूमर , द चोर और सर्दी रडार सम्मलित हैं।  एआरएल ने इस बात की भी जांच की है कि क्या यूडब्ल्यूबी रडार विधि प्लेटफ़ॉर्म के स्थिर होने पर चलती लक्ष्य के वेग का अनुमान लगाने के लिए डॉपलर प्रसंस्करण को सम्मलित कर सकती है। जबकि 2013 की रिपोर्ट ने एकीकरण अंतराल के समय लक्ष्य रेंज माइग्रेशन के कारण यूडब्ल्यूबी वेवफॉर्म के उपयोग के साथ इस विवाद पर प्रकाश डाला, हाल के अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि यूडब्ल्यूबी वेवफॉर्म पारंपरिक डॉपलर प्रसंस्करण की तुलना में बेहतर प्रदर्शन का प्रदर्शन कर सकते हैं जब तक कि सही मिलान फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है।

अल्ट्रा-वाइडबैंड पल्स डॉपलर रडार का उपयोग मानव शरीर के महत्वपूर्ण संकेतों की जाँच करने के लिए भी किया गया है, जैसे कि हृदय गति और श्वसन संकेतों के साथ-साथ मानव चाल विश्लेषण और गिरावट का पता लगाने। यह सतत तरंग रडार के लिए एक संभावित विकल्प के रूप में कार्य करता है। सतत तरंग रडार प्रणाली के रूप में इसमें कम बिजली की खपत और एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन रेंज प्रोफ़ाइल सम्मलित है। चूंकि, इसके कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात ने इसे त्रुटियों के लिए असुरक्षित बना दिया है। इस एप्लिकेशन का व्यावसायिक उदाहरण रेबबी है, जो एक बच्चा मॉनिटर है जो यह निर्धारित करने के लिए सांस लेने और हृदय गति का पता लगाता है कि क्या बच्चा सो रहा है या जाग रहा है। रेबेबी में पांच मीटर की पहचान की सीमा है और एक मिलीमीटर से कम के ठीक आंदोलनों का पता लगा सकता है। अल्ट्रा-वाइडबैंड का उपयोग सी-थ्रू-द-वॉल प्रिसिजन रडार-इमेजिंग विधि में भी किया जाता है,   सटीक पता लगाने और ट्रैकिंग (रेडियो के बीच दूरी माप का उपयोग करके), और सटीक समय-आगमन-आधारित स्थानीयकरण दृष्टिकोण। यह लगभग 1013 बिट/सेकेंड/मीटर2की स्थानिक क्षमता के साथ बहुत कुशल है, । यूडब्ल्यूबी रडार को स्वचालित लक्ष्य मान्यता अनुप्रयोग में सक्रिय सेंसर घटक के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जो उन मनुष्यों या वस्तुओं का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो मेट्रो पटरियों पर गिर गए हैं।

डेटा ट्रांसफर
अल्ट्रा-वाइडबैंड विशेषताओं को छोटी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल किया जाता है, जैसे कि तार रहित यूएसबी, वायरलेस वीडियो मॉनिटर, कैमकॉर्डर , वायरलेस मुद्रण , और दस्तावेज हस्तांतरण पोर्टेबल मीडिया प्लेयर को अनूकूल किया जाता हैं। यूडब्ल्यूबी को व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क में उपयोग के लिए प्रस्तावित किया गया था, और आईईईई 802.15.3 एंग्सट्राम ड्राफ्ट पैन स्टैंडर्ड में दिखाई दिया। चूंकि, कई वर्षों के गतिरोध के पश्चात, 2006 में आईईईई 802.15.3एंग्सट्राम टास्क ग्रुप भंग थी । यह कार्य वाई मीडिया एलियांस और यूएसबी कार्यान्वयनकर्ता फोरम द्वारा पूरा किया गया था। यूडब्ल्यूबी मानकों के विकास में धीमी प्रगति, प्रारंभिक कार्यान्वयन की लागत, और शुरू में अपेक्षित प्रदर्शन की तुलना में प्रदर्शन बहुत कम है, उपभोक्ता उत्पादों में यूडब्ल्यूबी के सीमित उपयोग के कई कारण हैं जिसके कारण कई यूडब्ल्यूबी विक्रेताओं ने 2008 और 2009 में संचालन को रोकने के लिए किया था।

विनियमन
यू.एस. में, अल्ट्रा-वाइडबैंड एक बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) के साथ रेडियो प्रौद्योगिकी को संदर्भित करता है, जो यू.एस. संघीय संचार आयोग (एफसीसी) के अनुसार, 500 मेगाहर्ट्ज या 20% अंकगणितीय केंद्र आवृत्ति के 20% से अधिक है।14 फरवरी, 2002 एफसीसी रिपोर्ट और ऑर्डर 3.1 से 10.6 हर्ट्ज तक आवृत्ति रेंज में यूडब्ल्यूबी के बिना लाइसेंस के उपयोग को अधिकृत किया गया।यूडब्ल्यूबी ट्रांसमीटरों के लिए एफसीसी पावर वर्णक्रमीय घनत्व (पीएसडी) उत्सर्जन सीमा −41.3 डीबीएम/मेगाहर्ट्ज है।यह सीमा यूडब्ल्यूबी बैंड (शीर्षक 47 सीएफआर भाग 15 | भाग 15 सीमा) में अनजाने में उत्सर्जक पर भी लागू होती है।चूंकि, यूडब्ल्यूबी उत्सर्जन के लिए उत्सर्जन सीमा स्पेक्ट्रम के अन्य खंडों में काफी कम (and75 डीबीM/मेगाहर्ट्ज) के रूप में कम हो सकती है।

अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ रेडियो संचार क्षेत्र (आईटीयू-आर) में विचार-विमर्श के परिणामस्वरूप यूडब्ल्यूबी पर एक रिपोर्ट और सिफारिश नवंबर 2005 में हुई। यूके के नियामक ने एक समान निर्णय करने के लिए 9 अगस्त 2007 को घोषणा की ।

नैरोबैंड और यूडब्ल्यूबी संकेतों के बीच हस्तक्षेप पर चिंता हुई है जो एक ही स्पेक्ट्रम को साझा करते हैं। इससे पहले, पल्स का उपयोग करने वाली एकमात्र रेडियो विधि स्पार्क-अंतराल ट्रांसमीटर थी, जिसे अंतर्राष्ट्रीय संधियों ने प्रतिबंधित कर दिया था क्योंकि वे मध्यम-लहर रिसीवर के साथ हस्तक्षेप करते हैं। चूंकि, यूडब्ल्यूबी शक्ति के बहुत कम स्तर का उपयोग करता है। इस विषय को बड़े पैमाने पर कार्यवाही में सम्मलित किया गया था, जिसके कारण अमेरिका में एफसीसी नियमों को अपनाया गया था, और आईटीयू-आर की बैठकों में अपनी रिपोर्ट और यूडब्ल्यूबी प्रौद्योगिकी पर सिफारिशों के लिए अग्रणी था। सामान्यतः 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 शोर मंजिल को कम पावर वाइडबैंड ट्रांसमीटर की व्यापक तैनाती द्वारा अत्यधिक नहीं उठाया जाएगा।

अन्य मानकों के साथ सह -अस्तित्व
फरवरी 2002 में, संघीय संचार आयोग (एफसीसी) ने एक संशोधन (भाग 15) जारी किया जो यूडब्ल्यूबी ट्रांसमिशन और रिसेप्शन के नियमों को निर्दिष्ट करता है। इस विज्ञप्ति के अनुसार, 20% से अधिक आंशिक बैंडविड्थ के साथ कोई भी संकेत या 500 से अधिक बैंडविड्थ है; मेगाहर्ट्ज को यूडब्ल्यूबी सिग्नल माना जाता है। एफसीसी सत्तारूढ़ 7.5 तक पहुंच को परिभाषित करता है। 3.1 और 10.6 गीगाहर्ट्ज के बीच बिना लाइसेंस के स्पेक्ट्रम के गीगाहर्ट्ज जो संचार और माप प्रणालियों के लिए उपलब्ध कराया जाता है।

यूडब्ल्यूबी रेंज में सम्मलित संकीर्ण संकेत, जैसे कि आईईईई 802.11A प्रसारण, यूडब्ल्यूबी रिसीवर द्वारा देखे गए यूडब्ल्यूबी संकेतों की तुलना में उच्च पीएसडी स्तर प्रदर्शित कर सकते हैं।नतीजतन, कोई यूडब्ल्यूबी बिट त्रुटि दर प्रदर्शन के क्षरण की उम्मीद करेगा। नॉटेड यूडबी एंटेना और फिल्टर संकीर्ण उपकरणों के साथ यूडब्ल्यूबी उपकरणों के सह -अस्तित्व के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

प्रौद्योगिकी समूह
• वाईमीडिया एलायंस

• ब्लूटूथ स्पेशल इंटरेस्ट ग्रुप या ब्लूटूथ एसआईजी

• वायरलेस यूएसबी

• वायरलेस गिगाबिट एलायंस

• वायरलेसएचडी

• वायरलेस फायरवायर

• ट्रांसफरजेट

• एफएम-यूडब्ल्यूबी

• आईईईई 802.15 टास्क ग्रुप 3: हाई रेट डब्ल्यूपीएएन या आईईईई 802.15.3

• आईईईई 802.15 टास्क ग्रुप 4: लो रेट डब्ल्यूपीएएन या आईईईई 802.15.4

• आईईईई 802.15 टास्क ग्रुप 4ए: लो रेट डब्ल्यूपीएएन या आईईईई 802.15.4ए

• आईईईई 802.15 टास्क ग्रुप 4एफ: लो रेट डब्ल्यूपीएएन या आईईईई 802.15.4एफ

• आईएसओ/आईईसी 24730-61 एलआरपी

• आईएसओ/आईईसी 24730-62 एचआरपी

• फ़िरा कंसोर्टियम

यह भी देखें
• यूडब्ल्यूबी चैनलों की सूची

• नैरोबैंड

• वाइडबैंड

• ब्रॉडबैंड

• रंगावली विस्तार

• चैनल कोडिंग

• मॉड्यूलेशन के तरीके

• * ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (ओएफडीएम)

• * फेज-शिफ्ट कीइंग (पीएसके)

• * पल्स-पोजिशन मॉड्यूलेशन (पीपीएम)]

• वाई फाई डायरेक्ट

• ऊर्जा संचयन

• स्पार्क-गैप ट्रांसमीटर

• वाईबी (डिजिटल स्थलीय टेलीविजन)

बाहरी कड़ियाँ

 * आईईईई 802.15.4a Includes a C-यूडब्ल्यूबी physical layer, may be obtained from
 * Standard ECMA-368 High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard
 * Standard ECMA-369 MAC-PHY Interface for ECMA-368
 * Standard ISO/IEC 26907:2007
 * Standard ISO/IEC 26908:2007
 * आईटीयू-आर Recommendations – SM सीरीज See: RECOMMENDATION ITU R SM.1757 Impact of devices using ultra-wideband technology on systems operating within radiocommunication services.
 * एफसीसी (GPO) Title 47, Section 15 of the Code of Federal Regulations SubPart F: Ultra-wideband
 * Use of MIMO techniques for यूडब्ल्यूबी
 * Numerous useful links and resources regarding Ultra-Wideband and यूडब्ल्यूबी testbeds – WCSP Group – University of South Florida (USF)
 * The Ultra-Wideband Radio Laboratory at the University of Southern California