UWB是什麼？
一、UWB不輸於WI-FI？
UWB是什麼？UWB（Ultra-Wideband）是一種短距離的無線寬帶通信方式，直接採用次納秒的射頻窄脈衝傳送資訊，在10米以內的範圍裏以100Mbps乃至1Gbps超頻寬的速率傳輸資料。
UWB能夠承載超高頻寬，這使其成為無線連接CE、PC及蜂窩設備的理想無線技術。
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| 示意圖 |
超頻寬技術60年代就已被推出，但一直用於軍用雷達系統，由於市場的需要美國聯邦通信委員會（FCC）在2002年才將其解除禁令，不過為避免對軍用雷達 的干擾，FCC的規定了從3.1GHz到10.6GHz之間的7.5GHz的頻寬頻率作為通信設備所使用的頻率範圍，而為了確保現在已經使用這一範圍的使 用者不受到干擾，UWB的發射功率將會有所限制，其信號發射功率在41dBm/MHz之上。
UWB無線通信技術與現有的無線通信技術有著本質的區別。常規的藍牙、WLAN等無線傳輸技術均以連續性的正弦無線電波做為資料處理載波，所以這類無線技 術很難實現480Mbps的資料傳輸率。而UWB在信號的傳輸過程中通過信號頻率或多信號頻率的短脈衝傳輸波來進行信號調製。
超寬帶的傳輸將會把調製資訊過程放在一個非常寬的頻率帶上面進行，其每秒鐘能送出多達10億個脈衝信號，並且以這一過程中所持續的時間，來決定頻寬所佔據 的頻率範圍，從而獲得更高資料傳輸率。這種技術將更寬的頻譜、低功耗和脈衝資料結合在一起，因此所引起的干擾大大低於傳統的窄帶射頻技術，並能在室內無線 環境中提供與有線連接方式媲美的性能。這使UWB技術有望成為家用消費電子設備的理想連接技術，滿足日益增多的多媒體應用。
傳統的無線技術為單個載波分配一個狹窄的頻譜，而UWB使用較寬的頻譜信號，它們相互重疊，但信號只傳輸極短的距離。
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| 示意圖 |
所以，UWB無線超頻寬技術是一種與其他無線技術有很大不同的無線通信技術，它將為無線局域網（WLAN）和個人無線局域網（WPAN）的介面卡和接入技 術帶來低功耗、高頻寬並且相對簡單的無線通信技術。UWB超頻寬技術可解決困擾傳統無線技術多年的有關傳播方面的障礙，其具有對信道衰落不敏感；發射信號 功率譜密度低，有低截獲能力，系統複雜度低，能提供數釐米的定位精度等優點。UWB尤其適用於室內等密集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應用中。
二、UWB的兩種主要標準
UWB無線超寬帶技術在無線通訊方面的創新性、利益性具有很大的潛力，在商業多媒體設備、家庭和個人網路方面極大地提高了一般消費者和專業人員的適應性和滿意度，所以UWB超寬帶技術正廣泛受到廠商的關注與重視。
而且UWB無線超帶寬技術這種通訊方式比較適合在家庭內部使用，市場應用前景非常廣闊，因此圍繞UWB無線超帶寬技術的標準之爭從一開始就非常激烈。曾經 有二十幾個標準參與競爭，如今只剩下Freescale/飛思卡爾的DS-UWB，英特爾、德州儀器（TI）主導的MBOA。
●DS-UWB
DS-UWB是為無線個人局域網路（WPAN）而開發的，並借鑒了超寬帶UWB通信技術的長處。目前，IEEE組織正在考慮的DS-UWB方案將使基於 802.15.3a標準的設備既能提供高性能，又能為高速率的多媒體及手持設備提供低功耗和低成本的擴展能力。DS-UWB設備的應用將依據FCC針對美 國市場而制定的超寬帶規則並且與為世界其他地區制定的規則基本一致。
目前的FCC規則允許使用7.5GHz的頻譜，但其傳輸功率非常低。實際上，DS-UWB的傳輸水準將與其他無線技術所被允許的傳輸水準大致相同或更低， 基本上達到每MHz頻譜-41.3dBm的極限。這一低傳輸極限要求某一特定的DS-UWB設備在整個信號帶寬當中具有總共約1/10mW或-10dBm 傳輸功耗。
與使用窄帶調製載波傳送資訊的傳統無線系統不同，DS-UWB（Direct Sequence Ultrawideband）利用能量脈衝來傳送數據，同時它可支援28M、55M、110M、220M、500M、660M和1320Mbps的數據速 率。2004年8月9日，Freescale公司宣佈其直接序列超寬帶DS-UWB解決方案已經得到FCC的批准。
其後，該公司隨即宣佈模組製造商Global Sun Technology和GemTech Technology將會推出採用Freescale公司晶片組的UWB系統。DS-UWB可應用於多種場合。DS-UWB物理層在與802.15.3網 路結合後，可以提供下一代設備所需的高速率無線視頻、音頻和數據傳輸等應用。
從產品上來講，DS-UWB在開始的時候走在了前面。在獲得FCC批准後，Freescale公司可以開始將其晶片組推向商用，並且根據這個晶片組開發客 戶化的UWB應用，但之後的進展比較緩慢，當時存在的問題今天依然存在，例如功耗較大、需要兩根天線分別收發、在天線與接收器中間有阻擋時會出現花屏等。 而DS-UWB比另一個超寬帶技術MBOA的優勢就在於能夠精確區分脈衝的傳輸信號，抗多徑干擾能力更強等。
●MBOA
多頻帶OFDM聯盟（MultiBand OFDM Alliance，簡稱MBOA）成立於2003年6月，致力於協助發展最佳的整體解決方案，支援以UWB超頻寬技術為基礎的新興市場。MBOA聯盟已有 170多個成員，幾乎集中了所有的大型跨國公司和集團，MBOA的許多會員都是消費性電子、個人電腦、家庭娛樂、手機、半導體以及數字影像領域的重要廠商 （包括新力、南韓三星電子以及芬蘭諾基亞、美國惠普、英特爾、TI、荷蘭皇家飛利普電子等），他們都支援以OFDM方法為基礎的UWB規格，這種方法是由 TI于2003年3月首先提出，能支援多種類的應用，同時滿足全世界消費者和主管機關的要求。
MBOA是一種在10米左右近距離最高可實現400Mbit/秒～1Gbit/秒高速無線傳輸的通信技術。DS-CDMA技術是單頻帶方式或窄脈衝方式， 多個傳輸任務可共用整個頻帶的頻率，對現有的、許可頻帶內的用戶造成的干擾比較少，成本可以做得比較低、上市的時間較短，易於實現低功耗、低速數據流的無 線傳輸，可實現更高速的無線數據傳輸，應用於媒體流及大量的數據傳輸；MBOA技術則是多頻帶方式，技術上易於實現、功耗很低，頻帶的利用率高，多個頻率 子帶並列，可以避開某些頻帶、靈活配置，速率的擴展性好。
MBOA會員廠商彼此間密切合作，利用全體的知識經驗來制定和公佈UWB實體層技術的多頻帶OFDM規格，MBOA不斷進行密集測試，確保解決方案與現有 及未來的無線服務維持最大的共通性；MBOA會員廠商將與世界各地主管機關合作，在全球推廣以MBOA為基礎的產品，並幫助這些產品通過認證。MBOA也 成立論壇，讓MBOA以及UWB領域的所有廠商都能藉此進行合作，其中包括天線廠商、測試及量測廠商、上層協議應用和介面。
此外，最近多頻帶正交頻分復用聯盟MBOA特別興趣組與WiMedia聯盟宣佈合併，從而理順雙方的互補業務，並推動MB-OFDM的標準化和普及。兩家 機構稱，新成立的WiMedia-MBOA團體將通過監管流程更好地協助指導MB-OFDM標準。如果能證明MB-OFDM無線電事實上滿足FCC功率測 量和放射規則，就可以要求免除監管。
綜上來看，目前MBOA無線超帶寬技術在主導廠商數量上佔優，但DS-UWB更顯前途光明，而FCC決定技術中立，飛思卡爾的DS-UWB技術已經獲得了美國聯邦通信委員會（FCC）的認證，DS-UWB的主導廠商飛思卡爾更自信DS-UWB技術領先和佔優。
三、藍牙的替代者，UWB的現況
數字化家庭無線化是未來網路和無線網路發展的一種趨勢，做為一個新來者，UWB無線超寬帶技術同樣面臨著其他成熟網路技術的竟爭，比如——現有有線雖然要 佈線，但其具有電磁干擾小、傳輸穩定、安全性高等優點，而且其局域網傳輸速度已向1Gbps發展；108Mbps及更快的WLAN設備已成為市場上的主 流，而且它的傳輸距離可達100-500米乃至更遠，這是10米距離的UWB超寬帶技術不能比擬的。等等。
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| UWB很可能成為未來家庭無線應用主流 |
所以，雖然UWB技術已經在數字顯示、DVD播放機、數字視頻錄影機等消費電子設備，及機頂盒、攝像機和數位相機等手持產品中展現出良好應用前景，但要真正快速普及及得到消費者的認可，最關鍵的還是其相關產品能被快速的研發出來並通過認證與應用。
目前市場上已知的UWB超寬帶技術產品主要有：
●飛思卡爾的產品
飛思卡爾半導體是摩托羅拉集團的全資子公司，其已推出三條先進的UWB產品線，包括業界首個1Gbps UWB方案。其產品除了現有的速度超過110 Mbps的XtremeSpectrum晶片組外（UWB XtremeSpectrum組件具備高速度傳送而低功耗特性，已成為機頂盒、數字電視、攝錄機、DVD和DVD刻錄機等多媒體產品的較佳選擇），飛思卡 爾推出了數據傳輸速度分別為220Mbps、480Mbps、1Gbps的UWB晶片方案，它們都相容IEEE 802.15.3 MAC協議，並基於802.15.3a直接序列UWB（DS-UWB）的PHY。
這些UWB產品都將支援點對點和對等網路（ad hoc networking），可實現全方位多機無線互連。這些UWB產品系列符合美國聯邦通訊委員會（FCC）現行擬定的UWB標準，支援多個作業系統，可確 保消費電子設備製造商的UWB產品之間具有互操作性。支援PCI、Mini-PCI、PCI-Express、USB2.0和IEEE 1394等各種介面，從而能被集成到最小的消費電子設備中去。
●海爾的應用產品
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| 採用UWB的海爾TV和媒體伺服器 |
台灣地區的陽慶電子和環隆電氣等公司將推 出基於飛思卡爾ds-uwb的消費電子產品，海爾、三星和Global Sun等公司已採用飛思卡爾半導體的UWB技術在手持攝像機與等離子電視之間實現無線視頻流傳輸。其中國內海爾集團成功利用摩托羅拉全資子公司飛思卡爾半 導體超寬帶UWB無線技術，實現了數位攝錄機與等離子平面電視機的無線連接，所配UWB的最大數據傳輸速度為114Mbit/秒，可多信道同時無線傳輸 HDTV影像，可由單一UWB介面同時傳送至三部電視上。影像顯示的品質可媲美傳統有線傳播，不會出現畫面清晰度不夠或延遲情況。UWB可將不同的手持式 電子產品的視頻與音頻，以無線方式傳送及集成到家庭影院內，UWB技術為全球帶出未來真正無線家庭影院的面貌，手持攝錄器材是採用UWB技術的最理想設備 之一。
此外，MBOA陣營的Staccato和Wisair已試製出支援MBOA的物理層IC（Freund表示，該晶片組初期將支援速度為100 Mbits/s的視距傳輸、點對點或點對多點連接，距離最遠為10米，位錯率為10-8。“基帶限制是200-Mbits/s，但到2005年末，我們將 完全支援480-Mbit/s，並將推出更加完整版本的晶片組。”Wisair公司計劃在2005年3月以前推出其501和530晶片的預生產版本，在第 三季度以前推出完整的MBOA MAC/PHY兩晶片解決方案，在2006年第一季度以前推出單晶片解決方案。），開始供應給其他廠商，NEC、TI以及英特爾等使用Wisair的物理 層系統進行收發演示等。
三、藍牙的替代者，UWB的現況
數字化家庭無線化是未來網路和無線網路發展的一種趨勢，做為一個新來者，UWB無線超寬帶技術同樣面臨著其他成熟網路技術的竟爭，比如——現有有線雖然要 佈線，但其具有電磁干擾小、傳輸穩定、安全性高等優點，而且其局域網傳輸速度已向1Gbps發展；108Mbps及更快的WLAN設備已成為市場上的主 流，而且它的傳輸距離可達100-500米乃至更遠，這是10米距離的UWB超寬帶技術不能比擬的。等等。
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| UWB很可能成為未來家庭無線應用主流 |
所以，雖然UWB技術已經在數字顯示、DVD播放機、數字視頻錄影機等消費電子設備，及機頂盒、攝像機和數位相機等手持產品中展現出良好應用前景，但要真正快速普及及得到消費者的認可，最關鍵的還是其相關產品能被快速的研發出來並通過認證與應用。
目前市場上已知的UWB超寬帶技術產品主要有：
●飛思卡爾的產品
飛思卡爾半導體是摩托羅拉集團的全資子公司，其已推出三條先進的UWB產品線，包括業界首個1Gbps UWB方案。其產品除了現有的速度超過110 Mbps的XtremeSpectrum晶片組外（UWB XtremeSpectrum組件具備高速度傳送而低功耗特性，已成為機頂盒、數字電視、攝錄機、DVD和DVD刻錄機等多媒體產品的較佳選擇），飛思卡 爾推出了數據傳輸速度分別為220Mbps、480Mbps、1Gbps的UWB晶片方案，它們都相容IEEE 802.15.3 MAC協議，並基於802.15.3a直接序列UWB（DS-UWB）的PHY。
這些UWB產品都將支援點對點和對等網路（ad hoc networking），可實現全方位多機無線互連。這些UWB產品系列符合美國聯邦通訊委員會（FCC）現行擬定的UWB標準，支援多個作業系統，可確 保消費電子設備製造商的UWB產品之間具有互操作性。支援PCI、Mini-PCI、PCI-Express、USB2.0和IEEE 1394等各種介面，從而能被集成到最小的消費電子設備中去。
●海爾的應用產品
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| 採用UWB的海爾TV和媒體伺服器 |
台灣地區的陽慶電子和環隆電氣等公司將推 出基於飛思卡爾ds-uwb的消費電子產品，海爾、三星和Global Sun等公司已採用飛思卡爾半導體的UWB技術在手持攝像機與等離子電視之間實現無線視頻流傳輸。其中國內海爾集團成功利用摩托羅拉全資子公司飛思卡爾半 導體超寬帶UWB無線技術，實現了數位攝錄機與等離子平面電視機的無線連接，所配UWB的最大數據傳輸速度為114Mbit/秒，可多信道同時無線傳輸 HDTV影像，可由單一UWB介面同時傳送至三部電視上。影像顯示的品質可媲美傳統有線傳播，不會出現畫面清晰度不夠或延遲情況。UWB可將不同的手持式 電子產品的視頻與音頻，以無線方式傳送及集成到家庭影院內，UWB技術為全球帶出未來真正無線家庭影院的面貌，手持攝錄器材是採用UWB技術的最理想設備 之一。
此外，MBOA陣營的Staccato和Wisair已試製出支援MBOA的物理層IC（Freund表示，該晶片組初期將支援速度為100 Mbits/s的視距傳輸、點對點或點對多點連接，距離最遠為10米，位錯率為10-8。“基帶限制是200-Mbits/s，但到2005年末，我們將 完全支援480-Mbit/s，並將推出更加完整版本的晶片組。”Wisair公司計劃在2005年3月以前推出其501和530晶片的預生產版本，在第 三季度以前推出完整的MBOA MAC/PHY兩晶片解決方案，在2006年第一季度以前推出單晶片解決方案。），開始供應給其他廠商，NEC、TI以及英特爾等使用Wisair的物理 層系統進行收發演示等。
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