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UWBとは?仕組み・周波数・用途をわかりやすく解説(超広帯域無線)

こんにちは、ムセンコネクトCEOの水野です。(プロフィール紹介はこちら

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かつて『夢の無線通信規格』として期待されたUWB。近年、Appleの『AirTag』に採用され、いよいよ普及の兆しが見えています。そこで本日はUWBの基礎に触れた上で、その活用事例について解説します。

【この記事の要点】

UWB(Ultra Wide Band)とは、3.1〜10.6GHzの超広帯域を利用する無線通信規格です。最大の特長は、ToF(Time of Flight)方式と三点測位により、BLEのRSSIや方向検知(AoA/AoD)より高精度な、センチメートル級の位置測位ができること。日本ではローバンド3.4〜4.8GHz・ハイバンド7.25〜10.25GHzを利用します。元は軍事用途の技術ですが、AppleのAirTagや高級車のデジタルキー(近接判定はBluetooth、精密測距はUWBを併用)に採用され、本格普及の兆しが見えています。

目次

UWBとは?その長所と短所とは?

UWBはUltra Wide Bandの略で、その名の通り、超広帯域無線通信規格を指します。

3.1~10.6 GHzの広い周波数帯を利用した無線通信規格ですが、各国それぞれの規制により、国によって利用できる周波数帯が異なります。例えば、日本ではローバンドとして3.4~4.8 GHzを、ハイバンドとして7.25~10.25 GHzを利用します。

元々、軍事利用を目的に研究されていた技術で、発表当時はかなり注目を集めた無線通信規格でしたが、その後普及には至らず、耳にする機会は少なくなりました。ですが近年、AppleのAirTagを始めとした位置測位システムにUWBが採用されたことで再注目を集め、いよいよ本格的に普及の兆しが見えています。

ちなみに、日本でもごく最近までUWBの屋外利用が禁じられていましたが、2019年に一部帯域が解禁され、それがUWB普及の後押しになったとも言われています。

UWBの大きな特長は、再注目のキッカケにもなった高精度の位置測位です。例えば、BLEビーコンのようなRSSIや方向検知(AoA/AoD)測定とは異なり、ToF(Time of Flight)法を利用して距離を推定し、さらに三点支持計算を用いることにより高い精度でデバイス位置を特定することが可能です。

【Bluetoothと比較】UWBの長所と短所は?
  • 長所
    • Bluetoothで使用されているRSSIベースの位置測位技術よりも高精度の位置測位が可能
  • 短所
    • Bluetoothモジュールに比べ、UWBモジュールは広く採用されていないためコストが高い
    • グローバルな標準化がなされていないため、地域によって規制が異なる

UWBの用途は?その活用事例

先述の通り、UWBの代表的な活用事例は『位置測位』であり、センチメートルオーダーの超高精度な業務用追跡アプリや個人用の追跡デバイスなどが挙げられますが、今回その中でも特に取り上げたいのが高級車の『デジタルキーソリューション』です。

車の鍵のイラスト

デジタルキーソリューションはBluetoothとUWB技術を組み合わせた仕組みになっています。

スマホやスマートキーと車体間の近接判定では消費電力を抑えたBluetooth通信を使い、その後、デジタルキーに必要な測距装置間の正確な測距(±10cm程度の精度)はマルチパス干渉の可能性が低く、高精度なUWB通信に引き継がれます。このBluetoothとUWBを組み合わせたデジタルキーソリューションの仕組みは、近年社会問題となっているリレーアタックの有効な防御策として注目されています。

よくある質問(FAQ)

UWB(ウルトラワイドバンド)とは何ですか?

UWBはUltra Wide Bandの略で、3.1〜10.6GHzの超広帯域を利用する無線通信規格です。ToF(Time of Flight)方式と三点測位を用いることで、センチメートル級の高精度な位置測位ができる点が最大の特長です。元は軍事利用の技術でしたが、AppleのAirTagなどに採用され再注目されています。

UWBの周波数帯は?日本ではどの帯域が使えますか?

UWBは3.1〜10.6GHzの広い周波数帯を利用しますが、利用できる帯域は国ごとの規制で異なります。日本では、ローバンドとして3.4〜4.8GHz、ハイバンドとして7.25〜10.25GHzを利用します。なお日本ではごく最近までUWBの屋外利用が禁じられていましたが、2019年に一部帯域が解禁され、普及の後押しになったと言われています。

UWBの用途・活用事例には何がありますか?

代表的な用途は「位置測位」です。センチメートルオーダーの超高精度な業務用追跡アプリや、個人用の追跡デバイス(AirTag等)が挙げられます。近年特に注目されるのが高級車の「デジタルキーソリューション」で、スマホやスマートキーと車体の近接判定には低消費電力のBluetooth通信を、正確な測距(±10cm程度)にはマルチパス干渉に強く高精度なUWB通信を用いる、という組み合わせで実現しています。

UWBとBluetooth(BLE)の位置測位は何が違いますか?

BLEビーコンはRSSI(電波強度)や方向検知(AoA/AoD)で位置を推定しますが、UWBはToF(Time of Flight=電波の飛行時間)で距離を求め、三点測位を組み合わせることで、より高精度にデバイス位置を特定できます。デジタルキーのように、近接判定は省電力のBLE、精密な測距は高精度のUWB、と両者を役割分担して併用する使い方もあります。

自社製品でUWBやBLEの活用を検討しています。相談できますか?

はい。ムセンコネクトでは、UWBやBluetooth(BLE)を用いた位置測位・測距システムの実現可否や、無線方式の選定・製品への組み込みについてご相談いただけます。用途・精度・消費電力・コストの要件整理からご一緒します。

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