【導讀】翹首已久的UWB新國標終于落地了，這一舉措將大大加速UWB生態(tài)的繁榮發(fā)展。相較此前的藍牙、WiFi等無線通信技術，在新國標的指引下，一個由中國培育的UWB生態(tài)鏈將逐漸壯大，并引領全球產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，真正實現(xiàn)“立足中國，引領世界”的目標。
翹首已久的UWB新國標終于落地了，這一舉措將大大加速UWB生態(tài)的繁榮發(fā)展。相較此前的藍牙、WiFi等無線通信技術，在新國標的指引下，一個由中國培育的UWB生態(tài)鏈將逐漸壯大，并引領全球產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，真正實現(xiàn)“立足中國，引領世界”的目標。
2024年4月29日，國家工業(yè)與信息化部發(fā)布了《超寬帶（UWB）設備無線電管理暫行規(guī)定》（以下簡稱新版《規(guī)定》），正式確定了超寬帶UWB無線電發(fā)射設備的射頻技術要求。隨著新規(guī)的發(fā)布，涉及UWB新技術與新設備的中國標準討論終于有了明確方向！新版《規(guī)定》正式開放了7163MHz至8812MHz的頻率范圍用于UWB技術與設備的開發(fā)，且信號帶寬不少于500MHz，主要應用于短距離高速無線數(shù)據(jù)通信、定位、測距和感知等領域。
那么，相較以往的UWB國家標準，新版《規(guī)定》進行了哪些修改和調(diào)整呢？在標準形成過程中經(jīng)歷了哪些探索？與國外UWB標準相比又有何創(chuàng)新與前瞻之處？本文將對此進行詳細解讀，為您展示新《規(guī)定》中所蘊含的深刻信息（文本約5千字，閱讀時間約18分鐘）。
解讀提綱：
oUWB國家標準經(jīng)歷了怎樣的前世今生？
o新版《規(guī)定》到底支持哪些UWB信道？
o新版《規(guī)定》對UWB技術是限制？還是鼓勵？
o新版《規(guī)定》為何旗幟鮮明地支持UWB大帶寬模式？
o為什么說新版《規(guī)定》“立足中國，引領世界”？
解讀一：UWB國家標準經(jīng)歷了怎樣的前世今生？
眾所周知，無線通信的頻譜資源是一個國家和地區(qū)最重要的戰(zhàn)略資源之一。而一項國家標準的確定，既要基于現(xiàn)有技術情況，也要考慮未來的發(fā)展；既要符合國際通行規(guī)則，讓產(chǎn)品或服務便于參與全球市場的角逐，也要考慮國內(nèi)的特殊情況和需求。
歷經(jīng)多年發(fā)展，UWB超寬帶通信定位技術已經(jīng)從小眾的工業(yè)應用逐漸發(fā)展成為大眾消費領域的標準化平臺技術，涵蓋手機、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等領域。UWB無線通信的允許使用頻段必須同時滿足兩方面的要求，即UWB技術行業(yè)發(fā)展需求和國家政府的頻率技術規(guī)范。
國際學術委員會（例如IEEE 802．15．4標準化工作組）以及各個行業(yè)標準化協(xié)會（例如FiRa聯(lián)盟，CCC車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，ICCE智慧車聯(lián)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟，ICCOA智能車聯(lián)開放聯(lián)盟等）對UWB技術，特別是物理層（PHY）中UWB信號的頻率范圍都有相應的技術標準和使用規(guī)范。但最終的發(fā)射頻率范圍需要符合國家標準規(guī)定。
為了更好地適應技術發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)需求的變化，UWB國家標準先后歷經(jīng)數(shù)次調(diào)整。
早在2008年12月，工信部頒布了《超寬帶（UWB）技術頻率使用規(guī)定》【1】。然而，當時UWB技術主要局限于工業(yè)級應用，其定位測距和感知功能尚未標準化。
近年來，隨著UWB等無線電技術的發(fā)展，上述規(guī)定已經(jīng)不能完全適應技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和管理需求。因此，2023年1月，工信部發(fā)布了《超寬帶（UWB）設備無線電管理規(guī)定（征求意見稿）》【2】，對UWB、發(fā)射功率以及限值等多個參數(shù)進行了調(diào)整。其中最為顯著的變化是將UWB允許工作頻率限制在7235MHz至8750MHz之間。
圖1 UWB無線電發(fā)射設備射頻技術國家標準演進歷程與參數(shù)對比
2023年8月，工信部向世界貿(mào)易組織（WTO）發(fā)布了《超寬帶（UWB）設備無線電管理規(guī)定》的技術性貿(mào)易壁壘通報【3】，更廣泛地調(diào)研與征集國內(nèi)外有關UWB技術管理的意見與反饋。這一版本在2023年1月版的征求意見稿的基礎上，適當放寬了對UWB工作頻率的限制，修改后的允許工作頻率為7163MHz至8812MHz之間。然而，該版本引入了一個新的限制條件，即UWB信號帶寬（－10dB帶寬）不應超過650MHz。
經(jīng)過長達一年多的意見征集與斟酌，2024年4月，工信部發(fā)布了最終版本的《超寬帶（UWB）設備無線電管理暫行規(guī)定》【4】，明確刪除了早前版本中關于信號帶寬650MHz上限的描述。同時，UWB允許使用頻率范圍維持在7163MHz至8812MHz之間。新版《規(guī)定》還明確了生效時限，即從2025年8月1日起，UWB設備需遵守新版《規(guī)定》。圖1展示了UWB無線電發(fā)射設備國家標準的演進歷程，并對一些關鍵參數(shù)進行了對比，其中紅色背景數(shù)據(jù)為較前一版本修改過的內(nèi)容。
解讀二：新版《規(guī)定》到底支持哪些UWB信道？
UWB作為一種無線通信技術，其信道定義通常采用IEEE 802．15．4協(xié)議對UWB技術物理層的定義。根據(jù)這一定義，UWB信道通常包括信道1到信道15，覆蓋的中心頻率范圍大致從約3．5GHz到約9．5GHz。每個UWB信道的信號帶寬不盡相同，大多數(shù)信道的信號帶寬約為500MHz，而信道4、信道7、信道11和信道15則屬于大帶寬模式，分別支持1331MHz、1082MHz、1331MHz和1355MHz的帶寬。新版《規(guī)定》明確支持使用信道8、9、10和11，其中信道11是帶寬為1331MHz的大帶寬模式。
圖2展示了UWB國家標準在各個階段對UWB信道的支持情況。2008年版的規(guī)定原則上可以支持從信道5到信道11的7個信道，但由于當時UWB技術與設備尚未普及，實際上沒有太多產(chǎn)品使用這些頻段。在某些工業(yè)應用中，例如煤礦巷道內(nèi)的人員設備監(jiān)測等，通信定位往往在相對封閉的特殊區(qū)域進行，這些場景多使用信道2，且發(fā)射功率限值并未完全符合當時的管理規(guī)定。
圖2 UWB國家標準支持信道情況及演進歷程
新版《規(guī)定》對UWB信道的支持進行了篩選，在滿足發(fā)射功率譜密度限制的情況下，支持8、9、10和11這4個UWB信道。值得注意的是，在新版《規(guī)定》的制定過程中，對是否支持大帶寬模式（信道11）進行了多次探討，也是標準迭代過程中的關鍵焦點。從表中可以看出，2023年8月WTO征求意見稿中增加了650MHz的UWB帶寬上限這一限制，禁止了信道11在中國的使用。然而，2024年新版《規(guī)定》一錘定音，最終明確支持信道11的大帶寬模式。
圖3則描述了新版《規(guī)定》的UWB發(fā)射功率譜密度限值與IEEE 802．15．4協(xié)議族定義的UWB信道功率譜掩膜的對比。從圖中可以看出，新版《規(guī)定》完全支持了信道8、9、10和11在UWB帶內(nèi)（－10dB帶寬）的頻譜使用，但在發(fā)射帶外對發(fā)射功率譜密度進行了相對更嚴格的限制。這也提出了更高的射頻技術要求，適用于即將進入中國市場的UWB設備。
圖3 新版《規(guī)定》UWB發(fā)射功率譜密度限值與IEEE 802．15．4協(xié)議族定義的UWB信道功率譜掩膜對比
解讀三：新版《規(guī)定》對UWB技術是限制？還是鼓勵？
目前，業(yè)內(nèi)對工信部發(fā)布的新版《規(guī)定》存在一些誤解的聲音，認為新的國家標準限制了UWB技術的使用范圍，從而阻礙了其發(fā)展。產(chǎn)生這種誤解的部分原因在于，目前市場上一些UWB設備或產(chǎn)品僅支持信道5（中心頻率約6．5GHz），因此在2025年8月之后可能無法在中國市場上合規(guī)銷售，從而引發(fā)了對新版《規(guī)定》的質(zhì)疑。
事實上，明確劃分并高效利用珍貴的頻譜資源，是對技術和市場負責的舉措。隨著5G／6G技術的不斷發(fā)展，中頻段的頻譜資源已成為5G／6G系統(tǒng)中稀缺的“黃金資源”。我國在《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》（2023年版）中首次將6425～7125MHz頻段劃分用于5G／6G系統(tǒng)。由于新引入的5G／6G系統(tǒng)與現(xiàn)有UWB設備之間難以實現(xiàn)同頻兼容，因此需要對UWB設備的使用頻率進行相應調(diào)整，以便更好地協(xié)調(diào)5G／6G和UWB等相關無線電應用的發(fā)展。
另一方面，盡管新版《規(guī)定》相較2008年的版本，在表面上看似減少了對UWB信道的支持，但目前市場上絕大多數(shù)UWB產(chǎn)品和設備只支持信道5或信道9，并沒有充分利用其他UWB可用信道頻率。對于新版《規(guī)定》明確支持的信道8、10和11，目前市場上尚缺乏相關的產(chǎn)品和應用來充分利用這些頻段。因此，新版《規(guī)定》著眼于后續(xù)發(fā)展的需求，為UWB技術的升級和應用推廣提供了廣闊的市場空間，同時也為相關政策提供了有力的依據(jù)。對于中國廣大應用方案商和芯片廠商而言是重大利好，意味著新的機會和藍海市場。
解讀四：新版《規(guī)定》為何旗幟鮮明地支持UWB大帶寬模式？
在新版《規(guī)定》出臺過程中，UWB頻率使用范圍的更新始終是業(yè)界關注的焦點問題。最終版的《規(guī)定》相比于2023年1月征求意見稿，適當放寬了頻率使用范圍，并且去掉了2023年8月WTO征求意見稿中對650MHz帶寬的上限限制。在最終發(fā)布的新版管理規(guī)定中，保留了信道11這個大帶寬模式選項，從多個方面考慮，這樣的選擇具有積極意義。
1． 1．大帶寬模式可以帶來顯著的性能提升
理論研究表明，增加UWB信號帶寬能夠顯著提高測距精度。UWB技術的測距原理基于測量脈沖信號的飛行時間。較窄的脈沖信號有利于精確測量信號之間的時間信息，而這意味著更大的信號帶寬（圖4）。
實際測試顯示，使用大帶寬模式（如信道11）可以將定位精度從大于3厘米提升到1厘米以內(nèi)。這種顯著提升完全符合國家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，并得到了多家知名頭部客戶的認可，在多個新產(chǎn)品和新場景中得到廣泛應用。除了測距定位，UWB技術的另一個主要應用是雷達感知功能。目前，這項功能已經(jīng)在以汽車電子為代表的應用場景中呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。增大UWB信號帶寬可以顯著提升其雷達感知功能。當UWB脈沖具有更大的帶寬時，其脈沖寬度會更窄。雷達工作時，發(fā)射波泄漏與物體反射回波在時間上的重疊變少，因此可以提高脈沖的時間分辨能力，從而減小了雷達盲區(qū)。另一方面，使用大帶寬模式可以提高雷達的抗干擾能力， 因為UWB雷達發(fā)射脈沖寬度變小，則發(fā)射持續(xù)時間變短，可以有效降低碰撞的概率。無論是測距定位還是雷達功能，大帶寬模式都能夠提高系統(tǒng)的信噪比。根據(jù)新版《規(guī)定》，UWB發(fā)射時的等效全向輻射功率譜密度為－41dBm／MHz。隨著帶寬增大，單位時間內(nèi)允許的發(fā)射信號總能量也相應提高。例如，1331MHz大帶寬UWB信號，其最大合規(guī)發(fā)射功率是500MHz帶寬UWB信號的2．6倍（提高4．3dB），這將大大提高通信或雷達的覆蓋距離。
圖4 大帶寬UWB信號具有更窄的脈沖可以提高測距精度
值得一提的是，大帶寬信道11的中心頻率與信道9完全重合（約8GHz），調(diào)制與編碼方式也完全一致。因此在應用端，使用信道11的UWB設備可以和使用信道9的UWB設備互聯(lián)互通互操作。這非常有助于應用方案升級，用戶可根據(jù)產(chǎn)品需求靈活選取UWB硬件設備。盡管大帶寬模式對芯片設計帶來了挑戰(zhàn)，但通過可重構(gòu)化的架構(gòu)與核心模塊復用的設計方法，實踐證明，支持信道11并未明顯增加芯片面積和功耗，設計的收益遠遠大于設計成本。下圖總結(jié)了使用大帶寬信道11和使用500MHz帶寬的系統(tǒng)性能對比。
圖5 大帶寬模式相比500MHz帶寬模式帶來的性能提升
1． 2．大帶寬模式為發(fā)揮國產(chǎn)芯片性能優(yōu)勢提供了空間
目前，雖然國際UWB標準協(xié)議及主要國家和地區(qū)的管制規(guī)范中沒有規(guī)定UWB帶寬上限，但國際競品中少有產(chǎn)品支持大帶寬模式。這是因為支持大帶寬模式的情況下，在芯片設計和方案開發(fā)上存在較大技術挑戰(zhàn)。即便是國外主流的UWB芯片廠商，其產(chǎn)品基本只支持500MHz的UWB信道（如信道9），并不支持信道11的大帶寬模式。另一方面，隨著UWB技術標準的不斷完善，國內(nèi)外芯片技術之間的代際差異并不明顯，這為國產(chǎn)芯片在本土市場立足提供了機遇，有機會實現(xiàn)彎道超車。令人振奮的是，以紐瑞芯科技為代表的國產(chǎn)芯片團隊在這一領域取得了重大突破，成功研發(fā)出支持大帶寬模式的UWB定位通信芯片，其測距精度和測角精度（AoA）已經(jīng)達到遠遠小于1厘米和遠遠小于1度的高精度性能。圖6展示了國內(nèi)外具有代表意義的UWB芯片對于支持信道情況的對比，其中國產(chǎn)紐瑞芯科技的UWB系列芯片全線支持新版《規(guī)定》中的大帶寬信道11。這足以說明，立足于中國市場，尊重中國客戶，走自主創(chuàng)新之路，以紐瑞芯科技為代表的國產(chǎn)芯片團隊具備了與歐美芯片直接競爭的實力，并且能夠在一些關鍵性能參數(shù)上超越國際競品，做出中國特色。
圖6 國內(nèi)外代表性UWB芯片支持信道參數(shù)對比
1． 3．大帶寬模式為發(fā)揮國產(chǎn)UWB方案優(yōu)勢提供了空間
隨著我國無線通信事業(yè)的高速發(fā)展，UWB技術在國內(nèi)市場前景廣闊。國內(nèi)主要頭部方案商和設備商，包括手機終端、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等多個領域，開始充分利用大帶寬模式帶來的性能優(yōu)勢和應用潛力，不斷提高產(chǎn)品的國際競爭力。這些企業(yè)立足中國市場，利用UWB超高精度定位測距和雷達感知帶來的新場景和新應用，為消費者提供更為豐富的用戶體驗。
解讀五：為什么說新版《規(guī)定》“立足中國，引領世界”？UWB技術作為當下備受矚目的無線通信技術之一，各國紛紛出臺相應的發(fā)射管制標準。圖7對主要國家和地區(qū)標準支持的UWB信道進行了對比，顯示美國FCC標準限制最少，而歐洲和日本標準則對UWB頻率使用有不同程度的限制。可以看到，信道9、10和11作為所有標準均支持的信道，將成為國際上UWB產(chǎn)品的主流。
圖7 主要國家和地區(qū)對UWB信道的支持對比
同時，回顧我國工業(yè)和信息化部新版《規(guī)定》的演進歷程，可以看出中國的標準充分考慮了中國市場和用戶的實際需求。一方面，考慮到與5G／6G通信的未來共存發(fā)展，新版《規(guī)定》避開了7GHz以內(nèi)較為擁擠的頻段。另一方面，為了保障UWB技術的充分發(fā)展，特別開放了從7163到8812MHz近1．6GHz的一整段連續(xù)頻段。這種合理的頻率資源配置能夠為UWB應用提供充足的發(fā)展空間。尤其是對大帶寬的支持，突顯了中國應用方案商和芯片供應商在UWB技術上開始具備與國外優(yōu)勢方案與芯片直接競爭的實力。如今，中國已經(jīng)是全球規(guī)模最大的移動通信市場，國內(nèi)的需求也在很大程度上代表著全球的需求。回顧以往的短距離無線通信技術，如藍牙、WiFi等，其應用設備與芯片的規(guī)格往往先滿足歐美等發(fā)達國家的需求，之后再普及到全球市場。而UWB技術有望扭轉(zhuǎn)這一發(fā)展路徑，很可能會在中國催生新的生態(tài)鏈，進而引領全球市場。因此，在這樣的發(fā)展趨勢下，應用設備與芯片的規(guī)格需要優(yōu)先考慮中國客戶的需求。同時，一流的企業(yè)引領標準，中國的芯片公司和方案公司也能在這個新興賽道上，一改以往跟隨國外公司腳步的局面，肩負起引領技術發(fā)展的責任。盡管在新版《規(guī)定》的要求下，一些現(xiàn)有的UWB設備不得不進行更新?lián)Q代和技術升級，但優(yōu)秀的標準總是具有前瞻性的。新版《規(guī)定》的出臺推動了UWB技術產(chǎn)業(yè)的升級，淘汰了落后的、不具備競爭力的設備，引領了具有中國特色的新應用和新生態(tài)。從長遠來看，這將是中國制造業(yè)升級的必經(jīng)之路。
參考文獻：
http：／／www．srrc．org．cn／srrc／Upload／工信部無［2008］354關于發(fā)布超寬帶（UWB）技術頻率使用規(guī)定的通知％20．pdf 【1】
https：／／www．miit．gov．cn／jgsj／wgj／gggs／art／2023／art＿df8ec283689d4facba0b65c41c371bb1．html 【2】
http：／／www．tbt－sps．gov．cn／tbt／1／3235920BC0EF86C2 【3】https：／／wap．miit．gov．cn／jgsj／wgj／wjfb／art／2024／art＿a8a34b2839ab4423972f44d1987bf8b5．html 【4】
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