智慧型手機中UWB技術普及率上升，各式應用對於精確測距和安全存取的需求也不斷增加，讓UWB技術在誕生多年後終於出現顯著成長。與此同時，標準組織和產業聯盟持續增強UWB技術並推動相關規範，預期未來UWB將在各種場域中大放異彩。
超寬頻(UWB)無線技術雖已存在多年，但其商業應用直到最近才開始顯著成長。這主要是受到智慧型手機中UWB技術的普及，以及對精確距離量測和安全存取需求增加的影響。
UWB利用僅幾奈秒寬的短脈衝進行飛行時間(ToF)量測，透過準確測量訊號在支援UWB的裝置(如鑰匙扣或智慧型手機)與支援UWB的資產(如汽車)之間的傳輸時間，來確定兩者之間的距離。與依賴訊號強度來計算距離的方式相比，時間更難被篡改或複製，因此UWB測距方法具備高安全性。
此外，UWB封包中的加擾時間戳序列(Scrambled Timestamp Sequence, STS)字段也進一步增強了安全性。透過使用AES-128加密對時間戳序列進行加密，只有發送方和接收方才能使用共用密鑰解碼封包，這使得未經授權的裝置更難攔截和操縱訊號。這為UWB通訊增加了額外一層安全保護，確保只有合法的授權密鑰才能存取受保護的資產。這使得UWB成為安全測距應用和即時定位系統的理想選擇，包括汽車、酒店房間的數位無鑰匙存取以及免提支付。
圖1 UWB應用
UWB的性能在很大程度上取決於裝置中使用的半導體、天線設計以及校準的品質。因此，在設計驗證、校準和製造過程中進行嚴格的測試至關重要，是防止可能導致昂貴產品故障和召回的缺陷發生的關鍵。
UWB標準正迅速發展，標準化機構和產業聯盟陸續取得重大進展。UWB被重新定位為精細測距技術，IEEE持續增強UWB的測距和安全功能，這對於其在消費性和工業領域的採用至關重要。FiRa聯盟也正在擴大UWB生態系統在消費者應用中的應用範圍，而汽車連接聯盟(CCC)則正在推動包含UWB的新數位鑰匙(Digital Key)規範，以實現車輛存取。
這一活躍的發展趨勢正推動UWB在個人和商業應用中的廣泛應用，要求開發者和測試供應商持續關注、不懈努力。
三大標準組織/產業聯盟動態
IEEE的802.15工作組致力於UWB技術的研發與標準化，擔起制定MAC和PHY標準以及修訂標準以進一步提升性能的重任。
作為對「精細測距(Fine Ranging)」技術的堅定承諾，FiRa聯盟著手制定標準和認證計畫，以確保UWB裝置的互操作性和可靠性，同時構建並推動一個健康的UWB生態系統。FiRa 2.0技術規範導入更多設定檔，詳細闡述UWB通訊在各種用例中的高層次功能，旨在拓展其應用範圍。
FiRa也和CCC緊密合作，共同成立Joint UWB MAC PHY Working Group(JUMPWG)，專注於開發和維護CCC數位鑰匙中使用的UWB技術規範。
IEEE 802.15.4ab推動的增強功能
IEEE UWB標準的新修正案802.15.4ab目前正處於草案階段，其基於現有的IEEE 802.15.4z修正案進行拓展。預計於2025年發布的802.15.4ab修正案，旨在增強遠距離精確測距的性能，將能夠精確鎖定被標記(Tagged)物體或個人的位置，使得在擁擠場所尋找朋友或遠距離識別遺失物品成為可能。
802.15.4ab中擬採用兩項技術以實現測距擴展。第一項技術為窄頻輔助(Narrowband Assist, NBA)。顧名思義，該技術允許UWB裝置在交換UWB測距資訊之前，將頻率和時序同步等任務委託給窄頻訊號(與UWB的500MHz寬頻頻寬相比)。窄頻訊號在比UWB更低的頻率上運行，且允許更高的發射功率，進而擴展測距範圍。此外，運行於窄頻寬，其傳輸本身不容易受到雜訊影響。這改善了UWB裝置之間的同步，即使在更遠的距離上，NBA也能擴展UWB裝置的初始同步範圍。
另一項技術為多毫秒(Multi-Millisecond, MMS)。在當前實作中，UWB測距透過雙向測距(DS-TWR)中的三個封包(Ping-pong-ping)完成，而在MMS實作中，每個UWB封包可以劃分為多達16個較短的片段，每個傳輸片段的功率都得到了提升，並且沒有違反任何監管規範。接收端的UWB裝置從這些片段中獲取聚合資訊，進而得到比原始UWB封包更高的綜合能量。這種增加的能量使UWB裝置能夠實現更遠的測距。
這些進步將提高操作效率，使UWB裝置能夠在不違反監管排放限制的情況下增加距離，並符合FCC第15部分、ETSI和其他監管規則的要求。
802.15.4ab中的其他關鍵改進包括新的資料速率和感測支援。UWB裝置將根據環境雜訊水準動態調整資料速率，例如在嘈雜環境中降低速率以提高通訊穩健性。另一方面，更高的資料速率為新的UWB應用打開了大門，如耳機與智慧型手機之間的音訊傳輸。感測或雷達功能也被標準化，以支援存在偵測和環境映射(Environment Mapping)等應用。
IEEE/FiRa/CCC領航 超寬頻技術/規範開啟應用新氣象(1)
IEEE/FiRa/CCC領航 超寬頻技術/規範開啟應用新氣象(2)