1、IEEE 802.15.4a标准

IEEE 802.15.4a标准于2007年发布,该标准中使用了UWB技术,主要为BPRF技术,有效平均PRF值有3.9 MHz、15.6 MHz或62.4 MHz,支持数据率110 kbps、850 kbps、6.8 Mbps。

使用Matlab提供的`Communication Toolbox Library for ZigBee and UWB`对UWB信号进行了仿真,如下为前导码长度为64、SFD长度为8、PHR长度为21bit、PHR数据段速率为850kbps,数据段长度为1016字节。

UWB标准——IEEE 802.15.4a/z_IEEE 802.15.4


2、IEEE 802.15.4z标准

2018年1月,为了响应更高的操作要求,802.15.4z工作组成立,以定义HRP和LRP的PHY与MAC层。IEEE 802.15.4z专注于附加的编码和前导码选项,以及对现有调制的改进以提高测距的完整性和准确性。

IEEE 802.15.4z标准于2020年修订,对UWB技术进行了一定的修订,在PHY层做出了一些改动,支持两种PRF模式:BPRF、HPRF。

  • BPRF(base pulse repetition frequency),平均PRF为62.4 MHz,支持数据率为6.81 Mbps。
  • HPRF(Higher pulse repetition frequency),平均PRF为124.8 MHz或249.6MHz。

另外,在IEEE 802.15.4z中另外引入的一个关键特性为加扰时间戳序列(Scrambled Timestamp Sequence, STS),增强了数据的完整性(integrity),进一步提高了UWB技术在应用的安全性。通过STS安全机制,可以防止恶意设备通过注入信号能量进行不同形式的Attack,进而使测距接收端误读相关测距节点之间的距离信息,导致距离信息错误。

对于BPRF和HPRF模式,STS字段都是可选的。

另外,STS引入之后,数据帧变更为4种模式,即SP0、SP1、SP2、SP3。

UWB标准——IEEE 802.15.4a/z_IEEE 802.15.4_02

同样对IEEE 802.15.4z数据包进行仿真,如下为HPRF模式下(SP1),平均PRF为124.8 MHz、1个STS段,STS长度为64,前导码编码为27,前导码长度为64。

UWB标准——IEEE 802.15.4a/z_IEEE 802.15.4_03