超寬帶無線通信技術(shù)發(fā)展前景如何？

超寬帶(Ultra Wide Band, UWB)，也常以脈沖無線電(Impulse Radio, IR)的名義出現(xiàn)，是一種借助納秒級窄脈沖發(fā)射無線信號的技術(shù)，特別適用于高速且近距離的無線個人通信領(lǐng)域。根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的標(biāo)準(zhǔn)，通常將3.1GHz到10.6GHz之間，寬度為7.5GHz的頻帶定義為超寬帶的工作頻段。在這一頻段中，UWB信號的載體通常為周期性的單周脈沖序列。

從頻域角度看，超寬帶的定義與傳統(tǒng)的窄帶和寬帶有所區(qū)別。具體來說，窄帶通常指的是相對帶寬(信號帶寬與中心頻率之比)小于1%的技術(shù)，而寬帶則是指相對帶寬處于1%到25%之間。只有當(dāng)相對帶寬超過25%，且中心頻率高于500MHz時，通信技術(shù)才被歸類為超寬帶。

在時域上，超寬帶系統(tǒng)也與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)有所不同。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)通常通過發(fā)送射頻載波來實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)制，而UWB則是利用起、落點(diǎn)的時域脈沖(持續(xù)幾十納秒)來直接實(shí)現(xiàn)調(diào)制。這種傳輸方法將調(diào)制信息過程放在一個非常寬的頻帶上進(jìn)行，并以這一過程中的持續(xù)時間來決定所占據(jù)的頻率范圍。

超寬帶技術(shù)的一個顯著優(yōu)勢是能夠在保持較低能耗的同時，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸率。這一特點(diǎn)使其在高速數(shù)據(jù)傳輸需求日益增長的今天，變得極具吸引力。然而，UWB的發(fā)射功率受到限制，從而也限制了其傳輸距離。據(jù)資料顯示，UWB信號的有效傳輸距離通常在10米以內(nèi)。因此，在民用領(lǐng)域，UWB通常被定位于個人局域網(wǎng)的應(yīng)用場景。通過UWB技術(shù)，用戶能夠在個人設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)高速且低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，為現(xiàn)代通信與連接提供了一種有效且實(shí)用的解決方案。

1.2 行業(yè)簡史

超寬帶技術(shù)(UWB)的發(fā)展史可以追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時美國首次將其作為軍用雷達(dá)技術(shù)加以開發(fā)，并在雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。UWB技術(shù)的出現(xiàn)，推動了脈沖檢測器等相關(guān)設(shè)備的研發(fā)，并展現(xiàn)出了一系列顯著的優(yōu)勢，例如對信道衰落的不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、被截獲的可能性低、系統(tǒng)復(fù)雜度低以及厘米級的定位精度等。然而，在隨后的三十多年時間里，UWB技術(shù)的發(fā)展步伐非常緩慢。這主要是因?yàn)檐姺降南拗谱柚沽说谌介_發(fā)支持UWB的軟件和硬件，同時，UWB技術(shù)對其他頻帶產(chǎn)生的干擾也成為了阻礙其發(fā)展的重要因素。

直至1998年，為了探討UWB技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用可能性，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)開始廣泛征求業(yè)界對UWB無線設(shè)備對原有窄帶無線通信系統(tǒng)干擾及其相互共容問題的意見。經(jīng)過四年的研究和討論，2002年，美國FCC正式將3.1GHz-10.6GHz的頻帶開放給室內(nèi)通信用途的UWB技術(shù)，標(biāo)志著UWB正式進(jìn)入民用無線通信領(lǐng)域。此舉立刻引起了國際間的響應(yīng)，隨后幾年，日本、新加坡和歐盟等國家和地區(qū)的無線電管理部門也相繼頒布了支持UWB技術(shù)發(fā)展的相關(guān)法令。

在中國，UWB技術(shù)的發(fā)展則從2006年開始加速。自那時起，中國開始了UWB頻譜規(guī)劃的準(zhǔn)備工作。經(jīng)過超過兩年的深入調(diào)研，2008年12月12日，中國正式發(fā)布了自己的UWB頻譜規(guī)劃，包括UWB信號的射頻指標(biāo)、應(yīng)用場所限制、設(shè)備核準(zhǔn)等方面的內(nèi)容。這為UWB技術(shù)在中國的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也標(biāo)志著UWB技術(shù)在全球范圍內(nèi)逐步走向成熟和商業(yè)化的過程，不僅在軍事領(lǐng)域，更在民用領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。

1.3 發(fā)展現(xiàn)狀

超寬帶(UWB)技術(shù)近年來在全球范圍內(nèi)得到了顯著的發(fā)展，尤其是在智能手機(jī)和其他個人電子設(shè)備的普及推動下。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2022年，超寬帶市場的收入已達(dá)到10億美元。這種增長趨勢主要得益于UWB技術(shù)在內(nèi)部導(dǎo)航和位置跟蹤方面的出色表現(xiàn)，使其成為消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域的有力選手。

智能手機(jī)和其他便攜式電子設(shè)備的使用者對于低延遲無線連接的需求不斷增加，尤其是在高帶寬應(yīng)用如觀看在線視頻和游戲時。UWB技術(shù)能很好地滿足這些需求，預(yù)計(jì)將在未來幾年內(nèi)進(jìn)一步推動市場增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全球智能手機(jī)的訂閱量約為50億，而預(yù)計(jì)到2027年，這個數(shù)字將增長到約70億。

未來的市場前景也相當(dāng)樂觀。預(yù)測顯示，從2023年的15.5億美元，超寬帶市場規(guī)模將增長到2028年的34.5億美元，預(yù)測期間(2023-2028年)的復(fù)合年增長率為17.37%。這種持續(xù)增長的主要驅(qū)動力包括全球IT領(lǐng)域的顯著擴(kuò)張和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的日益普及。例如，在2022年，全球在電信方面的支出約為1萬億美元，預(yù)計(jì)這個數(shù)字在未來幾年將繼續(xù)增加。

圖 超寬帶市場規(guī)模和主要參與者

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Mordor Intelligence

隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的增加，移動數(shù)據(jù)流量的激增也預(yù)計(jì)將進(jìn)一步推動市場增長。UWB技術(shù)因其高精度和低延遲特性，在未來有望在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括但不限于智能家居、自動駕駛汽車、工業(yè)4.0以及健康醫(yī)療等。

那么，任正非為何會說超寬帶技術(shù)的發(fā)展會決定著華為未來的發(fā)展“生死”呢?首先，未來的社會發(fā)展必定是網(wǎng)絡(luò)先行的時代，想要實(shí)現(xiàn)社會的大發(fā)展，必定需要社會互聯(lián)。那么，超寬帶技術(shù)就可以很好的解決未來的發(fā)展需求，將萬物互聯(lián)，把超寬帶技術(shù)的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為社會的服務(wù)力，豐富人們的社會生活需求。

據(jù)《中國青年報(bào)客戶端》報(bào)道，在2023年的全球超寬帶高峰論壇上，華為的常務(wù)董事長兼ICT基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)管理委員會主任王濤說到，華為將在未來升級超寬帶網(wǎng)絡(luò)(UBB)，并且將會加快數(shù)字技術(shù)的普及和使用，為之后的數(shù)字發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍。

數(shù)字生產(chǎn)力已然成為我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的動力核心。那什么是數(shù)字生產(chǎn)力呢?所謂的數(shù)字生產(chǎn)力就是使用當(dāng)前的數(shù)字技術(shù)和目前的實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合發(fā)展來提高社會的生產(chǎn)力。

據(jù)汪濤介紹到，目前我國在云數(shù)據(jù)、AI、5G和超寬帶網(wǎng)絡(luò)等數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域不斷的改革升級，未來想要數(shù)字技術(shù)有更大的競爭力和發(fā)展力，必定需要以數(shù)字服務(wù)的形式來促進(jìn)智慧企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。提高數(shù)字企業(yè)在用戶體驗(yàn)上的感受。例如，可以增強(qiáng)智慧家庭的娛樂、日常的生活和工作體驗(yàn)。

未來想要發(fā)展數(shù)字的生產(chǎn)力，提高超寬帶的技術(shù)發(fā)展是一個重要的方向。什么是超寬帶技術(shù)呢?

超寬帶技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，它利用極短脈沖發(fā)送數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和精確定位，使得信號具有GHz量級的帶寬。同時，因?yàn)樗?dú)特的信號特性讓人們看到了超寬帶技術(shù)的發(fā)展前景。

相比與傳統(tǒng)的通信技術(shù)顯得更加“特立獨(dú)行”了。作為未來的發(fā)展布局技術(shù)，它可以為無線局域網(wǎng)LAN和個人局域網(wǎng)PAN的接口和接入技術(shù)帶來更低的功耗和更高的帶寬等特點(diǎn)。

不僅如此，超寬帶技術(shù)還具有良好的抗干擾性能、傳輸速率高、極寬的帶寬、系統(tǒng)容量大和發(fā)射功率低等特點(diǎn)。

例如，在發(fā)射某種微弱的無線電脈沖信號的時候，脈沖信號會將信號源分散在寬廣的頻帶中，當(dāng)輸出功率低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪音時，超寬帶技術(shù)依舊可以將信號能量還原出來。

同時，超寬帶技術(shù)的發(fā)展對我們有什么重大影響呢?

1.高速數(shù)據(jù)傳輸：超寬帶技術(shù)能夠提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，比傳統(tǒng)的Wi-Fi和藍(lán)牙技術(shù)更快。這使得人們能夠更快地下載和上傳大量數(shù)據(jù)，提高工作效率和娛樂體驗(yàn)。

2.精確定位：超寬帶技術(shù)在定位領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過利用微弱的信號反射和多路徑傳播，超寬帶技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)厘米級或亞米級的精確定位，應(yīng)用于室內(nèi)導(dǎo)航、物體追蹤等領(lǐng)域，提供更準(zhǔn)確的位置服務(wù)。

3.無線連接：超寬帶技術(shù)的無線連接具有快速、可靠的特點(diǎn)，可以滿足不同設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸需求。它可以在不干擾其他無線設(shè)備的情況下進(jìn)行通信，減少信號干擾和擁塞。