超寬頻（Ultra Wideband，UWB）是一種無(wú)線技術(shù)，能以極高速率傳送數(shù)據(jù)，而功耗卻非常低，最適合需要高品質(zhì)服務(wù)的無(wú)線通訊應(yīng)用，例如將高畫(huà)質(zhì)視頻從機(jī)頂盒上傳送至電視機(jī)。

UWB技術(shù)定義

UWB技術(shù)源自于軍用雷達(dá)，是一種在很寬之頻帶上，透過(guò)脈沖信號(hào)傳輸之技術(shù)，可應(yīng)用在無(wú)線通訊、追蹤定位與雷達(dá)系統(tǒng)等。而利用脈沖傳輸之本質(zhì)，UWB在無(wú)線通訊領(lǐng)域，已發(fā)展成具備高傳輸速率、低發(fā)射功率與低成本之無(wú)線通訊技術(shù)。

隨著個(gè)人網(wǎng)路（Personal Area Network，以下簡(jiǎn)稱PAN）需求與應(yīng)用多元化，衍生出各種傳輸界面與技術(shù)。而無(wú)線通訊技術(shù)因可免除有線網(wǎng)路之限制，提高個(gè)人之行動(dòng)彈性，使個(gè)人網(wǎng)路（PAN）往無(wú)線化發(fā)展。

對(duì)于無(wú)線個(gè)人網(wǎng)路（Wireless Personal Area Network，WPAN），IEEE 訂出802.15系列標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)畫(huà)中的802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)，需具備高傳輸速率、短距離之特性，而UWB則成為802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)草案之技術(shù)核心。

美國(guó)是全球首先開(kāi)放頻帶給UWB 商用化之國(guó)家，根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)（Federal Communications Commission，F(xiàn)CC）之規(guī)范，于2002年2月通過(guò)UWB商用化之規(guī)范，分成影像系統(tǒng)、通訊量測(cè)系統(tǒng)與車用雷達(dá)系統(tǒng)共三大應(yīng)用領(lǐng)域。在通訊量測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)放之頻帶為3.1GHz-10.6GHz，發(fā)射功率上限為-41dBm/MHz，傳輸距離約為10公尺。

在此規(guī)范下，Motorola、Intel與TI等各家廠商推出之UWB芯片樣品，傳輸速度最高可達(dá)480Mbps。NEC、Samsung則在其HDTV系統(tǒng)產(chǎn)品整合UWB傳輸界面，提供無(wú)線視訊傳輸功能。因此商用化之UWB是一種短距離、高傳輸速率與低發(fā)射功率的無(wú)線通訊技術(shù)，目標(biāo)領(lǐng)域?yàn)闊o(wú)線個(gè)人網(wǎng)路（WPAN），潛在應(yīng)用為取代個(gè)人網(wǎng)路（PAN）之有線網(wǎng)路，以無(wú)線高速方式傳輸資料。

由于UWB是一種在寬達(dá)數(shù)GHz之頻帶上，利用脈沖信號(hào)發(fā)射無(wú)線電波， 此脈沖信號(hào)寬度約為1ns、發(fā)射功率約為10nW/Hz，并以脈沖信號(hào)表示0 或1 來(lái)傳輸資料。相較于傳統(tǒng)之無(wú)線通訊技術(shù)，如802.11g、GSM、Bluetooth等，皆是利用載波方式，在特定之頻帶，利用波形之變化傳送信號(hào)。因此在傳輸本質(zhì)上，UWB的寬頻帶、脈沖信號(hào)，與傳統(tǒng)無(wú)線通訊的窄頻帶、連續(xù)性載波信號(hào)截然不同。無(wú)線通訊用之UWB技術(shù)，具備下列數(shù)項(xiàng)技術(shù)特性：

· 高傳輸速率
根據(jù)Shannon's原理，傳輸速率取決于頻帶寬度，因此若是UWB可利用之頻帶寬度，達(dá)到數(shù)GHz或更寬，則傳輸速率將達(dá)到數(shù)百M(fèi)bps，或Gbps以上。

· 高安全性
由于UWB之發(fā)射功率很低，接近雜波值，加上信號(hào)寬度約為1ns，這些脈沖信號(hào)散布在相當(dāng)寬之頻帶，因此不易被偵測(cè)，提高信號(hào)傳輸之安全性。

低功率消耗。一般無(wú)線通訊技術(shù)，采用載波方式發(fā)射無(wú)線信號(hào)，需要發(fā)出連續(xù)性載波以表示0或1信號(hào)，UWB由于只需發(fā)送脈沖電波，大幅減少功率消耗，因此UWB 耗電量較WLAN、GSM等無(wú)線通訊技術(shù)為低。

· 低成本結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)無(wú)線通訊技術(shù)，載波方式需要復(fù)雜之RF系統(tǒng)架構(gòu)，而UWB為脈沖方式，不需要功率放大器（Power Amplifier，PA）、射頻/中頻（Radio Frequency/Intermediate Frequency，RF/IF）轉(zhuǎn)換元件、震蕩器、石英元件，亦不需要零中頻（Zero-IF）架構(gòu)，因此UWB在具備降低成本潛力。

最后，由于UWB發(fā)送脈沖信號(hào)需要很寬的頻帶，而由于既有頻帶已經(jīng)由其他無(wú)線通訊技術(shù)使用，為避免產(chǎn)生干擾，因此需降低UWB之發(fā)射功率值，以避免干擾問(wèn)題。以美國(guó)為例，F(xiàn)CC開(kāi)放之UWB工作頻率范圍為3.1GHz-10.6GHz，但其中5G之頻帶已開(kāi)放給802.11a使用。因此為避免干擾，故將UWB之發(fā)射功率訂為-41dBm/MHz，換言之，-41dBmMHz換算等于75nW/Hz，以整個(gè)7.5GHz頻帶范圍，發(fā)射功率約為0.56mW，而由于發(fā)射功率低，也使得UWB傳輸距離受到限制約為10公尺之范圍。進(jìn)一步以802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)為例，傳輸速率最高可達(dá)480Mbps，同時(shí)為避免干擾，發(fā)射功率約為0.2mW，傳輸距離約為10公尺。

UWB相關(guān)產(chǎn)業(yè)組織

超寬頻工作小組（The Ultra Wideband Working Group，以下簡(jiǎn)稱UWBWG），成立于1998年，為一推動(dòng)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入U(xiǎn)WB技術(shù)的團(tuán)體，免費(fèi)開(kāi)放給全球業(yè)者加入，共同參與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定活動(dòng)，截至2003年為止，會(huì)員數(shù)超過(guò)千家以上。

WiMedia Alliance于2002年9月， 由Appairent Technologies、Motorola 與Time Domain等9家廠商所創(chuàng)立，而至2004年有Conexant、Intel與TI加入。WiMedia負(fù)責(zé)提升無(wú)線多媒體設(shè)備之連接并對(duì)WPAN產(chǎn)品進(jìn)行互通測(cè)試認(rèn)證之組織，目前互通測(cè)試產(chǎn)品是以802.15.3產(chǎn)品為主，主要成員等。此外，WiMedia將根據(jù)802.15.3a的實(shí)體層（PHY）、媒體控制層（MAC）標(biāo)準(zhǔn)，訂立上面之傳輸層（Transport）規(guī)范。在2004年2月Wireless USB Promoter Group選擇WiMedia的UWB無(wú)線平臺(tái)作為其Wireless UWB基礎(chǔ)。

DS-CDMA與Multiband OFDM技術(shù)比較

UWB技術(shù)雖已成為802.15.3標(biāo)準(zhǔn)之核心基礎(chǔ)，不過(guò)在頻帶使用與調(diào)變技術(shù)上，各家廠商有所歧見(jiàn)，因而形成DS-CDMA與MBOA兩大陣營(yíng)。

UWB在頻帶使用上，可分為單頻帶（Single band）與多頻帶（Multi band），單頻帶是將整個(gè)頻帶視為一個(gè)頻帶，從無(wú)線個(gè)人網(wǎng)路趨勢(shì)，UWB技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況頻譜上來(lái)看，脈沖信號(hào)散布在整個(gè)頻帶上，其頻帶寬度可達(dá)數(shù)GHz。而多頻帶是將整個(gè)頻帶切割成多個(gè)小頻帶，從頻譜來(lái)看，呈現(xiàn)多個(gè)頻帶并列，因此就被稱為多頻帶。

而UWB之調(diào)變技術(shù)，目前有PAM（Pulse Amplitude Modulation）、PPM（Pulse Position Modulation）、BPSK（Bi-Phase Shift Keying）與OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等。

在此技術(shù)比較基礎(chǔ)上，Motorola陣營(yíng)采用DS-COMA技術(shù)，使用單頻帶，頻帶范圍為5.2至5.8GHz，并利用CDMA接取技術(shù)與BPSK調(diào)變技術(shù)。而Intel為首的MBOA陣營(yíng)，采用Multiband OFDM技術(shù)，使用多頻帶以及OFDM調(diào)變技術(shù)。

所謂的DS-CDMA使用整個(gè)傳輸頻帶，采用編碼方式接取，但由于正交碼的數(shù)目是有限的， 因此必須透過(guò)擾碼（Scrambling Code），讓相鄰的頻帶可以使用同樣的展頻碼（Spreading Code﹞來(lái)傳遞資料，以避免干擾，進(jìn)而提高系統(tǒng)容量，此技術(shù)目前被應(yīng)用在W-CDMA與CDMA 2000系統(tǒng)。

所謂OFDM，是將資料切成資料串，透過(guò)平行方式，放入彼此正交之次載波，進(jìn)行資料傳送，此技術(shù)目前被應(yīng)用在WLAN之802.11a與802.11g技術(shù)。

而MultiBand OFDM是將3.1GHz-10.6GHz，以每個(gè)頻道之寬度528MHz切割，利用其中的13個(gè)頻道，頻道使用上，使用3個(gè)頻道為必要模式，而若使用7個(gè)頻道則是選擇模式。每個(gè)工作頻道使用128個(gè)次載波，其中100個(gè)次載波再搭配QPSK調(diào)變技術(shù)用來(lái)傳輸資料。而傳輸速率選擇共有7種：55Mbps、80Mbps、110Mbps、200Mbps、320Mbps與480Mbps。

相較于，MultiBand OFDM可選擇工作在不同頻帶，可避開(kāi)已經(jīng)被使用之頻帶，避免與其他無(wú)線通訊技術(shù)相互干擾，如避開(kāi)802.11a使用的5GHz頻帶，而UWB則可使用其他頻帶。其次根據(jù)各國(guó)開(kāi)放不同的頻率而調(diào)整。

UWB應(yīng)用領(lǐng)域

UWB具備高傳輸速率與低發(fā)射功率特性，適合作為短距離之高速資料傳輸之用。目前短距離之資料傳輸是采用USB 2.0與1394界面與傳輸線，USB 2.0傳輸速度為480Mbps，IEEE1394 傳輸速度為400Mbps，IEEE 1394主要是應(yīng)用在消費(fèi)性電子產(chǎn)品，USB則被大量應(yīng)用在PC與周邊產(chǎn)品。

而UWB同樣具備高速傳輸速率，且具備無(wú)線之特性，因此足以在短距離資料傳輸與USB與1494競(jìng)爭(zhēng)，而其切入點(diǎn)為Cable Replacement。UWB之潛在應(yīng)用產(chǎn)品為NB PC、DTPC
與周邊產(chǎn)品。

其次，UWB將應(yīng)用在數(shù)位家庭之影音資料傳輸。隨著寬頻網(wǎng)路之普及率提高，TV信號(hào)往數(shù)位化發(fā)展，使得智慧家庭趨勢(shì)隱然形成，由于影音娛樂(lè)內(nèi)容往跨平臺(tái)傳遞趨勢(shì)發(fā)展，且高影音品質(zhì)伴隨高資料量，使儲(chǔ)存與傳輸兩大需求，驅(qū)動(dòng)影音壓縮與家庭網(wǎng)路技術(shù)之發(fā)展。

家庭影音娛樂(lè)中Video扮演核心角色，Video并從VCD往DVD及HDTV發(fā)展，一般DVD需要720Hx480i 的scanning format，此時(shí)頻寬則需要7-9Mbps，而到了HDTV，其畫(huà)質(zhì)要求約為1280Hx1080i，所需之傳輸頻寬約為18-22Mbps。

UWB具備高速、無(wú)線特性，符合家庭多媒體傳輸需求，可解決布線之困擾，使得UWB可作為家庭影音設(shè)備間之多媒體傳輸技術(shù)。因此，UWB之潛在應(yīng)用產(chǎn)品為HDTV、DVD DVD player/recorder、Digital Still Camera、Digital Camcorder、與Game Console等產(chǎn)品。