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時測距(Time of Flight, ToF)，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。
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在個人和商業市場的廣泛應用，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，同時建構並推動一個健康的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。
FiRa 2.0帶來的UWB創新
FiRa技術規範由FiRa聯盟開發，旨在確保不同製造商的UWB晶片組、裝置和設備之間的互操作性，推動健康且強大的UWB生態系統發展。2023年秋季，FiRa
2.0技術規範橫空出世，其中包括更多的安全測試案例，確保通過FiRa認證的裝置都經過了嚴格的測試，以提升UWB裝置的安全性，防止駭客攻擊。此外，FiRa
2.0技術規範也解鎖了新用例，有望改變個人和公共空間中的互動方式，提高安全性和使用者參與度。該規範聚焦的三大新用例為：
．非追蹤室內導航：在現有室內導航基礎上，憑藉其公分級的精度以及從錨定裝置到使用者裝置(如智慧型手機)的資訊傳輸方式，實現了升級。使用者裝置可透過接收建築內錨定裝置發出的UWB訊號來計算自身位置，適合在大型室內場所如商場和機場中進行導航，同時保護使用者的位置隱私。
．尋人/物：在人群密集的場合(如節日慶典)或密集環境(如停車場)中，此用例顯著提升了定位人和物體的能力，其位置定位精度超越了傳統GPS。
．指向與觸發：利用UWB精確的角度量測能力，使用者只需要使用智慧型手機或智慧手表指向支援UWB的裝置(如家用電器或娛樂系統)，即可對其進行控制。
CCC及其數位鑰匙正利用UWB技術
數位鑰匙由CCC開發，旨在使行動裝置能夠跨不同汽車製造商、鑰匙扣和智慧裝置安全地認證和共用車輛的數位鑰匙。CCC採用UWB、藍牙低功耗(以及近場通訊(NFC)作為低電量情況下的備案)作為其數位鑰匙3.0免提、位置感知無鑰匙進入的無線標準，讓駕駛可以無線安全地解鎖和啟動車輛(圖2)。
UWB技術正透過其精確之測距精準度及內建編碼，使數位鑰匙3.0的安全性更上一層樓。FiRa正與CCC攜手合作，推動全新之數位鑰匙認證，此項合作對於UWB技術之成熟發展至關重要，將促使汽車製造商與晶片組供應商緊密協作。預計於2024年稍晚時發布之新認證計畫，將進一步鞏固兩大聯盟間之合作關係。同時，UWB晶片組及模組製造商、一級供應商以及汽車製造商均可利用類似嚴格之互通性認證計畫，確保各裝置間能無縫協同作業。
UWB測試重要性提高
過去，測試成本對UWB技術產生了顯著影響。許多裝置製造商在生產過程中僅依賴通過/不通過(Go/No-go)測試，然而，隨著UWB在汽車、安全、智慧型手機和家庭娛樂等越來越多樣化的領域得到應用，參數測試越來越受到重視。受到消費者對於高品質的期望所驅動，參數測試讓業者能夠在早期發現製造缺陷和偏差。有鑒於退貨和維修的可觀成本，現在確保UWB性能無瑕比以往任何時候都更加重要。
這些關鍵任務裝置即使在大量生產過程中也需要進行徹底測試。ToF是UWB裝置最關鍵的測試之一，其為UWB獨特、差異化的功能。為避免降低ToF測量精度，必須對每個UWB裝置進行校準，以最小化ToF誤差，補償前端元件、天線或UWB半導體本身存在的延遲或誤差。此外，裝置的發射功率必須準確校準，以確保符合區域監管限制。為了準確校準和驗證UWB裝置的射頻性能，測試設置必須使用準確且可重複的測試設備進行仔細校準。這確保了設置中存在的外部路徑損耗和延遲偏移皆被精確消除。
UWB技術正逐漸成熟
UWB技術已成為無線通訊領域的創新驅動力，推動了位置追蹤、精確距離測量和增強安全性方面的顯著進步。UWB在從汽車到消費電子產品的多個產業中日益普及，凸顯了其在個人和商業應用掀起革命的潛力。
展望未來，UWB有望成為一項基礎性技術，改變消費者與周圍世界的互動方式。隨著UWB技術的不斷發展和標準的日益完善，嚴格的測試將是確保支援UWB的裝置具備可靠性能的關鍵。