अल्ट्रा वाइड बैंड

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

विशेषताएँ
अल्ट्रा-वाइडबैंड एक विस्तृत बैंडविड्थ (> 500 & nbsp; हेटर्स ) में जानकारी प्रसारित करने के लिए 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 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  (PAN) वायरलेस कनेक्टिविटी, लंबी रेंज कम-डेटा-रेट एप्लिकेशन, और रडार और इमेजिंग के पारदर्शी सह-अस्तित्व को सक्षम करती हैंमौजूदा संचार प्रणालियों के साथ सिस्टम।

अल्ट्रा-वाइडबैंड को पूर्व में पल्स रेडियो के रूप में जाना जाता था, लेकिन एफसीसी और अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ  रेडियोकॉम कम्युनिकेशन 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 सिस्टम- जहां प्रत्येक प्रेषित पल्स UWB बैंडविड्थ (या कम से कम 500 & nbsp का एकत्रीकरण, एक संकीर्ण-बैंड वाहक के mHz; उदाहरण के लिए,  समकोणकार आवृति विभाजन बहुसंकेतन  (OFDM) पर कब्जा कर लेता है-UWB स्पेक्ट्रम तक पहुंच सकता है।नियमों के तहत।

सिद्धांत
पारंपरिक रेडियो प्रसारण और यूडब्ल्यूबी के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि पारंपरिक सिस्टम एक साइनसोइडल तरंग के बिजली के स्तर, आवृत्ति और/या चरण को अलग करके जानकारी प्रसारित करते हैं।UWB 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/या ऑर्थोगोनल दालों का उपयोग करके UWB सिग्नल (दालों) पर भी संशोधित किया जा सकता है।UWB दालों को समय या स्थिति मॉड्यूलेशन का समर्थन करने के लिए अपेक्षाकृत कम पल्स दरों पर छिटपुट रूप से भेजा जा सकता है, लेकिन UWB पल्स बैंडविड्थ के व्युत्क्रम तक दरों पर भी भेजा जा सकता है।पल्स-यूडब्ल्यूबी सिस्टम को यूडब्ल्यूबी दालों (निरंतर पल्स यूडब्ल्यूबी या  सी-यूडब्ल्यूबी ) की एक निरंतर धारा का उपयोग करके प्रति सेकंड 1.3 बिलियन दालों से अधिक चैनल पल्स दरों पर प्रदर्शित किया गया है, जबकि आगे त्रुटि-सुधार एन्कोडेड डेटा दरों का समर्थन करते हुए 675 एमबीआईटी से अधिक का समर्थन करते हैं/एस। विभिन्न आवृत्तियों पर ट्रांसमिशन की उड़ान के समय को निर्धारित करने के लिए एक UWB रेडियो सिस्टम का उपयोग किया जा सकता है।यह मल्टीपैथ प्रसार को दूर करने में मदद करता है, क्योंकि कुछ आवृत्तियों में एक लाइन-ऑफ-विज़न प्रसार होता है।एक सहकारी सममित दो-तरफ़ा मीटरिंग तकनीक के साथ, दूरी को उच्च रिज़ॉल्यूशन और सटीकता के लिए मापा जा सकता है।

वास्तविक समय स्थान
UWB 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।UWB 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
Apple ने सितंबर 2019 में अल्ट्रा-वाइडबैंड क्षमताओं के साथ पहले तीन फोन लॉन्च किए, अर्थात्, iPhone 11, iPhone 11 Pro, और iPhone 11 Pro Max।  Apple ने सितंबर 2020 में Apple वॉच की श्रृंखला 6 भी लॉन्च की, जिसमें UWB है, और इस तकनीक की विशेषता वाले उनके  एयरटैग  20 अप्रैल, 2021 को एक प्रेस इवेंट में सामने आए थे। सैमसंग गैलेक्सी नोट 20 अल्ट्रा और गैलेक्सी S21 अल्ट्रा और S21+ भी UWB का समर्थन करते हैं, सैमसंग गैलेक्सी स्मार्टटैग+के साथ। अगस्त 2021 में जारी Xiaomi मिक्स 4  UWB का समर्थन करता है, और AIOT उपकरणों का चयन करने की क्षमता प्रदान करता है। FIRA कंसोर्टियम की स्थापना अगस्त 2019 में मोबाइल फोन सहित इंटरऑपरेबल UWB पारिस्थितिक तंत्र विकसित करने के लिए की गई थी।सैमसंग, Xiaomi, और Oppo वर्तमान में Fira कंसोर्टियम के सदस्य हैं। नवंबर 2020 में, एंड्रॉइड ओपन सोर्स प्रोजेक्ट  को आगामी UWB API से संबंधित पहले पैच मिले;एंड्रॉइड के बाद के संस्करणों में फ़ीचर-पूर्ण UWB समर्थन की उम्मीद है।

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

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

औद्योगिक अनुप्रयोग
UWB 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 व्यापक ध्यान आकर्षित किया। सिंथेटिक एपर्चर रडार (एसएआर) प्रौद्योगिकी।कम आवृत्तियों का उपयोग करते हुए अपनी उच्च रिज़ॉल्यूशन क्षमताओं के कारण, UWB SAR को अपनी ऑब्जेक्ट-पेनेट्रेशन क्षमता के लिए भारी शोध किया गया था।   1990 के दशक की शुरुआत में, यूनाइटेड स्टेट्स आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी | यू.एस.आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी (ARL) ने विभिन्न स्थिर और मोबाइल ग्राउंड-, पत्ते-, और दीवार-पेनेट्रेटिंग रडार प्लेटफार्मों को विकसित किया, जो एक सुरक्षित दूरी पर दफन IED और छिपे हुए विरोधियों का पता लगाने और पहचानने के लिए सेवा करते थे।उदाहरणों में  रेलसर,  बूमर , द  चोर  और  सर्दी रडार  शामिल हैं।  ARL ने इस बात की भी जांच की है कि क्या UWB रडार तकनीक प्लेटफ़ॉर्म के स्थिर होने पर चलती लक्ष्य के वेग का अनुमान लगाने के लिए डॉपलर प्रसंस्करण को शामिल कर सकती है। जबकि 2013 की एक रिपोर्ट ने एकीकरण अंतराल के दौरान लक्ष्य रेंज माइग्रेशन के कारण UWB वेवफॉर्म के उपयोग के साथ इस मुद्दे पर प्रकाश डाला, हाल के अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि UWB वेवफॉर्म पारंपरिक डॉपलर प्रसंस्करण की तुलना में बेहतर प्रदर्शन का प्रदर्शन कर सकते हैं जब तक कि एक सही  मिलान फ़िल्टर  का उपयोग किया जाता है। अल्ट्रा-वाइडबैंड पल्स डॉपलर रडार का उपयोग मानव शरीर के महत्वपूर्ण संकेतों की निगरानी 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 निरंतर-लहर रडार के लिए एक संभावित विकल्प के रूप में कार्य करता है। निरंतर-लहर रडार सिस्टम के रूप में इसमें कम बिजली की खपत और एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन रेंज प्रोफ़ाइल शामिल है।हालांकि, इसके कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात ने इसे त्रुटियों के लिए असुरक्षित बना दिया है। इस एप्लिकेशन का एक 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।Raybaby 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 तकनीक 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 कुशल है, लगभग 10 की  स्थानिक क्षमता  के साथ13 बिट/s/m2। UWB रडार को एक 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 ्स को। UWB को व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क में उपयोग के लिए प्रस्तावित किया गया था, और IEEE 802.15.3A ड्राफ्ट पैन स्टैंडर्ड में दिखाई दिया।हालांकि, कई वर्षों के गतिरोध के बाद, IEEE 802.15.3a टास्क ग्रुप भंग थी 2006 में। यह काम Wimedia Alliance और USB कार्यान्वयनकर्ता फोरम द्वारा पूरा किया गया था।UWB मानकों के विकास में धीमी प्रगति, प्रारंभिक कार्यान्वयन की लागत, और शुरू में अपेक्षित प्रदर्शन की तुलना में प्रदर्शन काफी कम है, उपभोक्ता उत्पादों में UWB के सीमित उपयोग के कई कारण हैं (जिसके कारण कई UWB विक्रेताओं ने 2008 और 2009 में संचालन को रोकने के लिए) किया।

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 & nbsp; मेगाहर्ट्ज या 20% अंकगणितीय  केंद्र आवृत्ति  के 20% से अधिक है।14 फरवरी, 2002 एफसीसी रिपोर्ट और ऑर्डर 3.1 से 10.6 & nbsp; हर्ट्ज तक आवृत्ति रेंज में UWB के बिना लाइसेंस के उपयोग को अधिकृत किया गया।UWB ट्रांसमीटरों के लिए FCC पावर  वर्णक्रमीय घनत्व  (PSD) उत्सर्जन सीमा −41.3 & nbsp; DBM/MHz है।यह सीमा UWB बैंड (शीर्षक 47 CFR भाग 15 | भाग 15 सीमा) में अनजाने में उत्सर्जक पर भी लागू होती है।हालांकि, यूडब्ल्यूबी उत्सर्जन के लिए उत्सर्जन सीमा स्पेक्ट्रम के अन्य खंडों में काफी कम (and75 & nbsp; DBM/MHz) के रूप में कम हो सकती है।

अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ Radiocommunication क्षेत्र (ITU-R) में विचार-विमर्श के परिणामस्वरूप UWB पर एक रिपोर्ट और सिफारिश हुई नवंबर 2005 में। यूके  के नियामक ने एक समान निर्णय की घोषणा की 9 अगस्त 2007 को।

नैरोबैंड और यूडब्ल्यूबी संकेतों के बीच हस्तक्षेप पर चिंता हुई है जो एक ही स्पेक्ट्रम को साझा करते हैं।इससे पहले, दालों का उपयोग करने वाली एकमात्र रेडियो तकनीक चिंगारी-अंतराल ट्रांसमीटर  थी, जिसे अंतर्राष्ट्रीय संधियों ने प्रतिबंधित कर दिया था क्योंकि वे मध्यम-लहर रिसीवर के साथ हस्तक्षेप करते हैं।हालांकि, UWB शक्ति के बहुत कम स्तर का उपयोग करता है।इस विषय को बड़े पैमाने पर कार्यवाही में शामिल 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।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 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 & nbsp से अधिक बैंडविड्थ है; MHz को UWB सिग्नल माना जाता है।एफसीसी सत्तारूढ़ 7.5 & nbsp तक पहुंच को परिभाषित करता है। 3.1 और 10.6 & nbsp; GHz के बीच बिना लाइसेंस के स्पेक्ट्रम के GHz जो संचार और माप प्रणालियों के लिए उपलब्ध कराया जाता है। UWB रेंज में मौजूद संकीर्ण संकेत, जैसे कि IEEE 802.11A प्रसारण, UWB रिसीवर द्वारा देखे गए UWB संकेतों की तुलना में उच्च PSD 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 UWB उपकरणों के सह -अस्तित्व के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

प्रौद्योगिकी समूह
• WiMedia Alliance

• Bluetooth SIG

• Wireless USB

• Wireless Gigabit Alliance

• WirelessHD

• Wireless FireWire

• TransferJet

• FM-UWB

• IEEE 802.15.3

• IEEE 802.15.4

• IEEE 802.15.4a

• IEEE 802.15.4f

• ISO/IEC 24730-61 LRP

• ISO/IEC 24730-62 HRP

• FiRa Consortium

यह भी देखें
• List of UWB channels

• Narrowband

• Wideband

• Broadband

• Spread spectrum

• Channel coding

• Modulation Methods

• * Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)

• * Phase-shift keying (PSK)

• * Pulse-position modulation (PPM)]

• Wi-Fi Direct

• Energy harvesting

• Spark-gap transmitter

• WiB (Digital Terrestrial Television)

बाहरी कड़ियाँ

 * IEEE 802.15.4a Includes a C-UWB 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
 * ITU-R Recommendations – SM series See: RECOMMENDATION ITU R  SM.1757 Impact of devices using ultra-wideband technology on systems operating within radiocommunication services.
 * FCC (GPO) Title 47, Section 15 of the Code of Federal Regulations SubPart F: Ultra-wideband
 * Use of MIMO techniques for UWB
 * Numerous useful links and resources regarding Ultra-Wideband and UWB testbeds – WCSP Group – University of South Florida (USF)
 * The Ultra-Wideband Radio Laboratory at the University of Southern California

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