Überwindung der Entfernungsmessbegrenzung: Gatrland stellt die Multi-Millisecond (MMS) UWB-Technologie vor

Im September 2025 veröffentlichte Galtronics offiziell die Whitepaper "Multi-Millisecond UWB Joint Ranging unter dem IEEE 802.15.4ab-Standard", in der eine bahnbrechende Technologie zur signifikanten Verbesserung der Ultra-Breitband (UWB)-Entfernungsmesstechnik vorgestellt wird: die Multi-Millisecond (MMS)-UWB. Die Whitepaper untersucht eingehend das Prinzip, die Vorteile und die Anwendungsmöglichkeiten der Multi-Millisecond (MMS)-UWB-Entfernungsmesstechnik im Rahmen des neuen IEEE 802.15.4ab-Standards in Anwendungsbereichen wie Automobildigital-Schlüsseln und Innenraumnavigation.

Vor kurzem wurde der Autor der Whitepaper, Li Wenzheng, von Medien interviewt. Er teilte weitere Einblicke in die Kernaussagen der Whitepaper und diskutierte die Herausforderungen und Chancen bei der Umsetzung der UWB-Technologie in der Industrie. Li Wenzheng hat einen Master-Abschluss in drahtloser Kommunikationstechnik und arbeitet seit langem an der Entwicklung fortschrittlicher drahtloser Kommunikationssysteme, einschließlich LTE, 5G, UWB und Satellitenkommunikation. Er ist derzeit bei Galtronics angestellt und ist hauptsächlich für die UWB-Standardisierung, das Design der UWB-Systemarchitektur und die Planung von Automobil- und Internet der Dinge (IoT)-Chipprodukten verantwortlich.

Die Probleme von Fahrzeug-UWB: 10-Meter-Begrenzung und "Verbindungstrennung" in der Tiefgarage

Aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und Sicherheit ist die UWB-Technologie bereits die bevorzugte Lösung für digitale Autoschlüssel in hochwertigen intelligenten Autos geworden. Laut Marktdaten von Techno System Research wird die weltweite Auslieferung von UWB-Geräten voraussichtlich 2025 489,7 Millionen Geräte erreichen und bis 2029 über 1 Milliarde Geräte überschreiten. Der Automobilsektor ist einer der am schnellsten wachsenden vertikalen Märkte. Es wird geschätzt, dass bis 2035 fast die Hälfte der neuen Autos mit UWB-Technologie ausgestattet sein wird.

Dennoch gibt es unter dem aktuellen IEEE 802.15.4z-Standard noch deutliche Schwächen bei der praktischen Anwendung von UWB-Digital-Autoschlüsseln: In typischen Anwendungsfällen von Digital-Autoschlüsseln beträgt die zuverlässige Entfernungsmessung normalerweise nur etwa 10 Meter, was die Anforderung, den Benutzer früher zu erkennen, nicht erfüllen kann. Wenn der intelligente Schlüssel in der Tasche oder in der Tasche des Rucksacks steckt oder das Auto in einer Tiefgarage oder anderen Bereichen mit starken Mehrwegeinterferenzen steht, ist das Entfernungsmesssignal leicht verdeckt und gestört, was die Stabilität verringert und die Benutzererfahrung beeinträchtigt. "Diese Probleme beschränken die Erweiterung der UWB-Technologie in Anwendungsfällen wie intelligenter Parkierung und automatischer Fahrzeugsuche." gab Li Wenzheng, UWB-Technologiekexperte von Galtronics, in einem Interview zu.

Wie löst die MMS-UWB die Probleme?

Wenn man die Geschichte der UWB-Technologie betrachtet, ist ihr Entwicklungspfad klar erkennbar: 2020 wurde der IEEE 802.15.4z-Standard veröffentlicht, der die UWB-Technologie für sichere Entfernungsmessungen anwendet. 2021 war BMW eines der ersten Automobilhersteller, die UWB-Digital-Autoschlüssel einsetzten. 2023 veröffentlichte das chinesische Ministerium für Industrie und Informationstechnik einen Entwurf zur Nutzung von UWB, um die Technologie zu standardisieren. "Nachdem das Kernanwendungsgebiet der präzisen Entfernungsmessung gefunden wurde, ist der nächste Schritt die Überwindung der Leistungsgrenzen." sagte Li Wenzheng, Produktmarktingenieur von Galtronics.

Der Kern der MMS-UWB-Technologie besteht darin, einen einmaligen Momentan-Entfernungsmessdatenaustausch in einen kontinuierlichen Signalübertragungs- und -empfangsprozess über mehrere Millisekunden umzuwandeln. Diese Methode unterscheidet sich von der herkömmlichen einmaligen Handshake-Methode, da sie es den Kommunikationspartnern ermöglicht, das Signalenergie in einem längeren Zeitfenster zu akkumulieren und eine gemeinsame Signalverarbeitung durchzuführen.

Genauer gesagt zerlegt die MMS-UWB die Entfernungsmessdatenpakete in mehrere Segmente (z. B. RSF und RIF) und überträgt sie in aufeinanderfolgenden Millisekunden-Zeitschlitzen. Der Empfänger verbessert die Signalerkennungsfähigkeit, indem er die Kanalimpulsantworten (CIR) dieser Segmente akkumuliert. Diese Methode bringt hauptsächlich zwei Ebenen von Leistungsverbesserungen:

Schematische Darstellung

1. Signifikante Verbesserung des Linkbudgets: Unter Einhaltung der gesetzlichen Sendeleistungsbeschränkungen entspricht die Akkumulation der Energie mehrerer Segmente einer Erhöhung der Empfangssignalstärke und kann ein Linkbudgetgewinn von 10 - 20 dB erzielen, wodurch die effektive Entfernungsmessdistanz erheblich verlängert wird.

2. Verbesserung der Mehrwegeauflösung: Selbst wenn einige Segmente durch Reflexion oder Verdeckung beschädigt werden, kann das System durch die kombinierte Verarbeitung aller Kanalimpulsantworten (CIR) der Segmente das echte Direktpfadsignal genauer identifizieren und die Robustheit der Entfernungsmessung in komplexen Umgebungen verbessern.

Betrachtet man die Standardisierungsevolution, so ist die MMS-UWB-Technologie eine der Schlüsselverbesserungen des IEEE 802.15.4ab-Standards gegenüber dem IEEE 802.15.4z-Standard in Richtung der Entwicklung der UWB-Entfernungsmessfähigkeit. Ihr Ziel ist es, die Leistungsgrenzen der herkömmlichen UWB-Entfernungsmessung zu überwinden, ohne gegen die Vorschriften zu verstoßen.

Tiefgehende Vergleich der Technologiepfade: Warum ist die BLE-unterstützte MMS die beste Lösung?

Galtronics' BLE-unterstützte MMS-Lösung wurde bereits in frühen Tests auf Basis des selbst entwickelten Dubhe UWB-Chips validiert. In den Tests wurde eine zuverlässige Entfernungsmessung über 400 Meter erreicht, was ein enormes Anwendungspotenzial aufzeigt. Das Produkt hat Innovationen in der MMS-Systemarchitektur erzielt, von der Einzelsignal-Entfernungsmessung zur Mehrsignal-Joint-Entfernungsmessung erweitert und gleichzeitig einen Sprung in der Entfernungsmessleistung erzielt. Mit der Unterstützung von NB oder BLE kann die MMS ein Leistungsgewinn von bis zu 20 dB erreichen.

Die von Galtronics veröffentlichte Whitepaper analysiert ausführlich drei MMS-UWB-Betriebsmodi und bietet dem Industriestrom verschiedene kommerzielle Pfade:

1. Narrowband-unterstützte MMS-UWB (NBA MMS UWB)

• Beschreibung: Es wird ein unabhängiger Narrowband (O-QPSK)-Kanal für die Sitzungssteuerung und -berichterstattung verwendet, während der UWB-Kanal ausschließlich für die MMS-Entfernungsmessung reserviert ist.

• Vorteile: Es kann das volle Leistungsgewinn der MMS erreicht werden, und es besteht ein Vorteil bei der Zeitsynchronisation zwischen Narrowband und UWB.

• Herausforderungen: Es ist zusätzliche Narrowband-RF-Hardware erforderlich, und es können Probleme mit der Koexistenzregulierung im 5,8/6,2 GHz-Band auftreten.

2. UWB-gesteuerte MMS-UWB

• Beschreibung: Die Steuerung, Entfernungsmessung und Berichterstattung werden alle über den UWB-Kanal durchgeführt.

• Vorteile: Die Systemgestaltung ist einfach, und es ist keine zusätzliche Hardwarekosten erforderlich.

• Herausforderungen: Das Linkbudget in der Steuerungs- und Berichterstattungsphase ist begrenzt, was sich auf das Gesamtgewinn der MMS-UWB auswirkt.

3. Out-of-Band MMS-UWB (mit Schwerpunkt auf BLE-unterstützter MMS)

• Beschreibung: Die Steuerung und Berichterstattung werden über eine Bluetooth Low Energy (BLE)-Verbindung durchgeführt, während der UWB-Kanal ausschließlich für die MMS-Entfernungsmessung reserviert ist.

• Vorteile: Dies ist die vielversprechendste praktikable Lösung. Sie kann das gleiche Gesamtlinkbudgetgewinn wie die NBA MMS erreichen und nutzt gleichzeitig die bereits weit verbreitete BLE-Ekologie in Smartphones und Fahrzeugen, ohne zusätzliche Hardwarekosten oder neue Frequenzpolitikprobleme.

Schematische Darstellung

Li Wenzheng sagte: "Unter den drei von der 4ab-Norm definierten MMS-Modi (UWB-eigenständig gesteuert, NBA MMS, BLE MMS) hat der BLE MMS die deutlichsten Vorteile bei der Umsetzung. Daher setzt Galtronics derzeit auf die BLE-unterstützte MMS-Lösung."

Die Whitepaper untersucht auch vorausschauend die komplementäre Beziehung zwischen der MMS-UWB und der Kanalerkundungstechnik (Channel Sounding, CS), die in Bluetooth 6.0 eingeführt wurde. Sie stehen nicht in Konkurrenz zueinander, sondern bilden ein kooperatives "Doppelschicht-Entfernungsmesssystem": BLE CS: Verantwortlich für die Geräteerkennung, die Entfernungsschätzung (Genauigkeit bis zu einigen Dezimetern) und die UWB-Zeitsynchronisationsunterstützung, kann es ein Fahrzeug mit geringem Energieverbrauch vorzeitig wecken. MMS UWB: Basierend auf der Entfernungsschätzung des BLE CS kann die MMS UWB eine präzise Entfernungsmessung über lange Distanzen mit hoher Genauigkeit und Sicherheit liefern und schließlich die Entscheidung für die sichere Entsperrung treffen. Diese Kombination kann möglicherweise ein Gleichgewicht zwischen Energieeffizienz, Reaktionsgeschwindigkeit und Sicherheit herstellen.

Anwendungsperspektiven und zukünftige Aktivitäten von Galtronics

Es wird erwartet, dass die weltweite Auslieferung von UWB-Geräten 2029 die Marke von 1 Milliarde Geräte überschreitet. Der Automobilsektor ist einer der am schnellsten wachsenden vertikalen Märkte. UWB-Digital-Autoschlüssel dringen schnell von Premiummodellen in den Mainstreammarkt vor.

*Quelle: 2025 UWB & Bluetooth Direction Finding Market Analysis, Gabriella Szucs von Techno Systems Research

Galtronics' BLE-unterstützte MMS-Lösung wurde bereits in frühen Tests auf Basis des selbst entwickelten Dubhe UWB-Chips validiert. In den Tests wurde eine zuverlässige Entfernungsmessung über 400 Meter erreicht, was ein enormes Anwendungspotenzial in Bereichen wie intelligenten Autos und Internet der Dinge aufzeigt.

Durch die Innovation der MMS-UWB-Technologie, insbesondere die Fokussierung auf die BLE-unterstützte Lösung, hat Galtronics nicht nur seine technologische Wettbewerbsfähigkeit bei der Formulierung von UWB-Vorlaufstandards gezeigt, sondern auch eine klare und praktikable Technologieentwicklungstrajektorie für die Branche vorgeschlagen. Dies wird möglicherweise die Benutzererfahrung mit Digital-Autoschlüsseln verbessern und die Anwendung in weiteren Anwendungsfällen wie intelligenter Parkierung und Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2X) erweitern.