超広帯域無線

超広帯域無線システム（ちょうこうたいいきむせんシステム、普通は英語「超広帯域」Ultra Wide Bandの略称のUWBのほうが通りが良い）は、ごく短く鋭い矩形波（パルス）の電波が持つ、中心周波数がかなり高く、また広い帯域に分散する信号を利用した無線技術で、通信範囲はごく近距離だが高速通信の他に位置検出が可能などといった特性も持つ。

定義

広義の超広帯域無線 
 500MHz以上の帯域幅を使用する無線通信（1.5GHz以上の帯域幅とする事もある）
または
 比帯域幅（中心周波数に対する帯域幅）が20%以上（中心周波数の25% 以上とする場合もある）
搬送波・変調の有無に関わらず、近距離高速通信が可能な無線技術のこと。

狭義の超広帯域無線 
インパルスレディオ（Impulse Radio, インパルス無線）方式で、変調をせずに、1ナノ秒 (ns) 以下の数百ピコ秒 (ps) 程度の非常に短いインパルス状の純粋なパルス信号列を無線で送受信する通信方式のこと。

一般的な超広帯域無線 
搬送波・広帯域変調を用いた、近距離高速通信が可能な無線技術のこと。位置測定やレーダーの機能も持ち合わせている。IEEE 802.15.3aのことを示す場合が多い。Wireless USBの基本技術でもある。
但し、IEEE 802.15.3a WG（ワーキンググループ）は、後述のMB-OFDMを支持する陣営とDS-UWBを支持する陣営間の合意形成ができないまま、2006年1月の会議で規格の策定を放棄したため、現在は各方式の陣営によるデファクトスタンダードの獲得競争が行われている。

特徴 
 消費電力が少ない
 妨害電波に強い
 高速通信が可能。ただし、距離が長くなると極端に速度が低下する。
 位置検出の精度が高く、誤差は数cm内
 従来以上に広い周波数帯に拡散して通信を行う
 半径10m程度の近距離での使用がターゲット

使用する帯域・帯域幅（基本） 
 マイクロ波帯
 米国では3.1GHz - 10.6GHzが利用可能
 日本では3.4 - 4.8GHz、7.25 - 10.25GHzが利用可能
 なお3.4 - 4.8GHzの利用については、第4世代携帯電話やWiMAX等との帯域競合が予想されるため、他の通信方式との干渉回避技術（DAA: Detect and Avoid）の搭載が義務付けられている。（2008年末までは、4.2～4.8GHzの帯域に限りDAAなしでも利用可能だった）
 単位周波数当たりの出力レベル（放射電磁雑音規制値） - -41.3 dBm/MHz

 準ミリ波帯
 22GHz - 29GHz
 ただし23.6 - 24GHzについては電波天文・地球探査衛星などで使用される帯域のため、この帯域に対する妨害を与えないことが条件となる。

通信速度 
 実際（実験段階・2004年） - 320Mbps
 目標 - 480Mbps以上（USB 2.0の通信速度と同じ）

変調方式 
 MB-OFDM (MultiBand Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - Multiband-OFDM Alliance (MBOA) が推進
 OFDMを応用。3.1GHz - 10.6GHzの帯域を14バンドに分割し割り当て、それを5つの論理チャンネルにグループ化。
 DS-UWB (Direct Sequence UWB) - モトローラ陣営が推進
 インパルスレディオ方式とDSスペクトル拡散方式のハイブリッド。

以下の方式は上記の方式の折衷方式である。
 CSM(Common Signaling Mode:コモン・シグナリング・モード）方式
 MB-OFDM方式とDS-UWB方式の折衷方式。双方の物理層を認め、共存に必要な作業をMAC層のプロトコルで行う。3960MHzを中心周波数とする500MHz幅の共通バンド (Common Signaling Mode Band) を定め、最大10Mbps程度の通信を実現する。

UWBレーダー 
超広帯域無線を利用するレーダーが医療診断や患者の監視のために開発されている。

インパルス型UWB(IR-UWB)を用いた測位に関する国際規格として、2007年にa、2012年にIEEE 802.15.4fが制定されている。

日本においては、2002年に総務省が情報通信審議会へは「UWB無線システムの技術的条件」を諮問し、情報通信技術分科会UWB無線システム委員会が設立された。2006年には省令が施行され、2013年にセンサー用途UWBの制度緩和に関する電波監理審議会答申によって、省令（無線設備規則）が改正された。

IR-UWBを用いた技術は、高精度な屋内測距、屋内測位やボディエリアネットワーク(BAN)（人体の表面や体内用の無線ネットワーク）、レーダーについての活用が期待されている。

用途 
 近距離高速無線通信
 電磁波人命探査装置
 AirDrop
 ARKit
 CarKey

問題点 
 衛星通信やIEEE 802.11aの使用帯域が重複
 各国の電波法による割り当ての問題
 通信エリアが非常に狭い

超広帯域無線方式を採用した通信規格 
 IEEE 802.15.3a
 Wireless USB

脚注

関連項目 
 無線アクセス : 方式間の比較
 Personal Area Network

外部リンク 
 総務省 情報通信審議会 情報通信技術分科会  ＵＷＢ無線システム委員会
 IEEE 802.15 TG3a (IEEE タスクグループ)

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