UWB(ユーダブルビー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

UWBは、Ultra-Widebandの略称で、その名の通り「超広帯域」を利用する無線通信技術である。一般的な無線通信が特定の狭い周波数帯域を使ってデータを送受信するのに対し、UWBは非常に広い周波数帯域にわたって低電力の電波を拡散させて通信を行う点が最大の特徴である。これにより、高速なデータ通信、低消費電力、そして特に注目される高精度な測距（距離測定）や測位（位置特定）が可能となる。この技術は、スマートフォンやスマートキーといった身近なデバイスから、産業用途まで幅広い分野での応用が期待されている。

UWBの仕組みは、従来の無線通信とは一線を画す。一般的な無線通信が連続した「搬送波（キャリア波）」に情報を乗せて送るのに対し、UWBは極めて短い時間幅、具体的にはナノ秒（10億分の1秒）オーダーの電磁パルスを直接送受信する。この短パルスを断続的に発射することで情報を伝達するため、広大な周波数帯域を占有するが、個々のパルスの電力は非常に低く抑えられている。この低電力スペクトル密度のおかげで、UWBは他の無線システムに与える干渉を最小限に抑えながら共存できるという利点を持つ。パルスの送信間隔や振幅を変化させることでデータをエンコードするパルス位置変調（PPM）やパルス振幅変調（PAM）といった方式が用いられる。

この技術的特性から、UWBにはいくつかの顕著なメリットがある。最も注目されるのは、その「高精度測距・測位能力」である。ナノ秒パルスは高い時間分解能を持つため、電波の往復時間（Time of Flight: ToF）を非常に正確に測定できる。これにより、数センチメートルから数十センチメートルといった高い精度でデバイス間の距離や位置を特定することが可能となる。これは、GPSが利用できない屋内環境や、Wi-FiやBluetoothでは難しいレベルの精密な位置情報が必要な場面で特に有用だ。また、パルスを断続的に送信するため、平均的な「消費電力が低い」というメリットも持つ。バッテリー駆動のデバイスにとっては、この省電力性は非常に重要である。さらに、広い周波数帯域に電力を拡散するため、特定の狭帯域無線システムへの「耐干渉性」が高く、電波が複数の経路を通って届くマルチパス環境においても、パルスの時間分解能の高さから影響を受けにくいとされる。その性質上、通信内容の傍受や妨害（ジャミング）が困難であるため、「セキュリティが高い」という特性も持ち合わせる。

一方で、UWBにはいくつかのデメリットも存在する。「伝送距離が短い」という点が挙げられる。広い帯域を使用する代わりに送信電力を抑える必要があるため、一般的に通信可能な距離は数メートルから数十メートル程度と短距離に限られる。また、その「法規制」も複雑である。広い周波数帯域を低電力で利用するという特性上、各国・地域での電波利用に関する規制が異なり、導入に際してはこれらの規制要件をクリアする必要がある。他の無線システムとの共存に向けた調整も継続的な課題となっている。

UWBの応用例は多岐にわたる。最も身近な例としては、「スマートフォンの高精度測位」が挙げられる。例えば、AppleのAirTagやSamsungのSmartTag+のような紛失防止タグに搭載され、数センチメートルの誤差で正確な位置を特定できる。また、iPhoneやAndroidの対応機種では、デバイス間の正確な位置関係に基づいた「高精度なエアドロップ」や、スマートホームデバイスとの連携も可能になる。特に車の「デジタルキー」としての利用は、従来のRF方式で問題となっていたリレーアタック（車の正規のキーが近くにあると誤認させ、盗難する手口）のようなセキュリティ上の脅威に対し、UWBによる正確な距離測定が有効な対策として期待されている。ユーザーが車の近く、かつ車内ではないことを正確に判断できるため、より安全なキーレスエントリーが実現する。

産業分野では、「屋内測位システム」として大きな潜在力を持つ。GPSが届かない工場や倉庫では、UWBを利用してフォークリフトやAGV（無人搬送車）の自動運転、作業員や在庫品の位置をリアルタイムで追跡し、効率化や安全管理に役立てられている。病院では医療機器や患者の位置を正確に把握し、迅速な対応を可能にする。小売店では、顧客の店内での正確な動線を把握し、パーソナライズされた情報提供や、在庫管理の最適化に貢献できる。その他、AR/VR（拡張現実・仮想現実）デバイスにおける「空間認識」の精度向上や、ロボットやドローンの「精密な位置制御」および「衝突回避」にも活用され始めている。これらの応用例は、UWBが高精度な測距・測位能力を持つからこそ実現可能となるものであり、今後のIoT社会においてその役割はますます重要になるだろう。

この技術は、物理空間とデジタル空間をシームレスに連携させる上で不可欠な要素となりつつあり、システムエンジニアを目指す上では、その基本原理や応用可能性を理解しておくことが、未来の多様なシステム設計において役立つ知識となる。