UWB 的歷史淵源，可以追溯到一百年前波波夫和馬可尼發明越洋無線電報的時代?，F代意義上的超寬帶UWB 無線技術，又稱脈沖無線電( Impulse Radio) 技術，出現于1960年。
與傳統通信技術不同的是，UWB 是一種無載波通信技術，即它不采用載波，而是利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB是利用納秒級窄脈沖發射無線信號的技術， 適用于高速、近距離的無線個人通信。按照FCC 的規定，從3. 1GHz 到10. 6GHz 之間的7. 5GHz 的帶寬頻率為UWB 所使用的頻率范圍。
從頻域來看，超寬帶有別于傳統的窄帶和寬帶，它的頻帶更寬。窄帶是指相對帶寬(信號帶寬與中心頻率之比) 小于1% ，相對帶寬在1% 到25% 之間的被稱為寬帶，相對帶寬大于25% ，或者中心頻率大于500MHz的被稱為超寬帶。下表表示這三個概念
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信號帶寬/中心頻率 |
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窄帶 |
≤1% |
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寬帶 |
1%≤…≤25% |
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超寬帶（UWB） |
≥25%或帶寬≥500Mbps |
從時域上講， 超寬帶系統有別于傳統的通信系統。一般的通信系統是通過發送射頻載波進行信號調制，而UWB 是利用起、落點的時域脈沖(幾十n s) 直接實現調制， 超寬帶的傳輸把調制信息過程放在一個非常寬的頻帶上進行， 而且以這一過程中所持續的時間， 來決定帶寬所占據的頻率范圍。由于UWB 發射功率受限， 進而限制了其傳輸距離， 據資料表明，UWB信號的有效傳輸距離在10m 以內， 故而在民用方面，UWB 普遍地定位于個人局域網范疇。
由于UWB與傳統通信系統相比，工作原理迥異，因此UWB具有如下傳統通信系統無法比擬的技術特點：
(1)系統結構的實現比較簡單：當前的無線通信技術所使用的通信載波是連續的電波，載波的頻率和功率在一定范圍內變化，從而利用載波的狀態變化來傳輸信息。而UWB則不使用載波，它通過發送納秒級脈沖來傳輸數據信號。UWB發射器直接用脈沖小型激勵天線，不需要傳統收發器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器，因此，UWB允許采用非常低廉的寬帶發射器。同時在接收端，UWB接收機也有別于傳統的接收機，不需要中頻處理，因此，UWB系統結構的實現比較簡單。
(2)高速的數據傳輸：民用商品中，一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內，再根據經過修改的信道容量公式，其傳輸速率可達500Mbit/ s，是實現個人通信和無線局域網的一種理想調制技術。UWB 以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數據傳輸，并且不單獨占用已經擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術使用的頻帶。在軍事應用中，可以利用巨大的擴頻增益來實現遠距離、低截獲率、低檢測率、高安全性和高速的數據傳輸。
(3)功耗低：UWB 系統使用間歇的脈沖來發送數據，脈沖持續時間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns 之間，有很低的占空因數，系統耗電可以做到很低，在高速通信時系統的耗電量僅為幾百μW～幾十mW。民用的UWB 設備功率一般是傳統移動電話所需功率的1/ 100 左右，是藍牙設備所需功率的1/ 20 左右。軍用的UWB 電臺耗電也很低。因此，UWB 設備在電池壽命和電磁輻射上，相對于傳統無線設備有著很大的優越性。
(4)安全性高：作為通信系統的物理層技術具有天然的安全性能。由于UWB信號一般把信號能量彌散在極寬的頻帶范圍內，對一般通信系統，UWB 信號相當于白噪聲信號，并且大多數情況下，UWB 信號的功率譜密度低于自然的電子噪聲，從電子噪聲中將脈沖信號檢測出來是一件非常困難的事。采用編碼對脈沖參數進行偽隨機化后，脈沖的檢測將更加困難。
(5)多徑分辨能力強：由于常規無線通信的射頻信號大多為連續信號或其持續時間遠大于多徑傳播時間，多徑傳播效應限制了通信質量和數據傳輸速率。由于超寬帶無線電發射的是持續時間極短的單周期脈沖且占空比極低，多徑信號在時間上是可分離的。假如多徑脈沖要在時間上發生交疊，其多
徑傳輸路徑長度應小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于脈沖多徑信號在時間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發射信號的能量。大量的實驗表明，對常規無線電信號多徑衰落深達10～ 30 dB 的多徑環境， 對超寬帶無線電信號的衰落最多不到5 dB。
(6)定位精確：沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，很容易將定位與通信合一，而常規無線電難以做到這一點。超寬帶無線電具有極強的穿透能力，可在室內和地下進行精確定位，而GPS定位系統只能工作在GPS 定位衛星的可視范圍之內； 與GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置， 其定位精度可達厘米級， 此外，超寬帶無線電定位器更為便宜。
(7)工程簡單造價便宜：在工程實現上，UWB比其它無線技術要簡單得多，可全數字化實現。它只需要以一種數學方式產生脈沖，并對脈沖產生調制，而這些電路都可以被集成到一個芯片上，設備的成本將很低。
如前所述，現代意義上的超寬帶UWB 數據傳輸技術， 又稱脈沖無線電( IR ， Impulse Radio) 技術， 出現于1960年， 當時主要研究受時域脈沖響應控制的微波網絡的瞬態動作。通過Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究， UWB 技術在70 年代獲得了重要的發展， 其中多數集中在雷達系統應用中，包括探地雷達系統。到80 年代后期， 該技術開始被稱為"無載波"無線電，或脈沖無線電。美國國防部在1989 年首次使用了"超帶寬"這一術語。為了研究UWB在民用領域使用的可行性，自1998 年起， 美國聯邦通信委員會( FCC) 對超寬帶無線設備對原有窄帶無線通信系統的干擾及其相互共容的問題開始廣泛征求業界意見， 在有美國軍方和航空界等眾多不同意見的情況下，FCC 仍開放了UWB 技術在短距離無線通信領域的應用許可。這充分說明此項技術所具有的廣闊應用前景和巨大的市場誘惑力。
2003年12月，在美國新墨西哥州的阿爾布克爾市舉行的IEEE有關UWB標準的大討論。那時關于UWB技術有兩種相互競爭的標準，一方是以Intel與德州儀器為首支持的MBOA標準，一方是以摩托羅拉為首的DS-UWB標準，雙方在這場討論中各不相讓，兩者的分歧體現在UWB技術的實現方式上，前者采用多頻帶方式，后者為單頻帶方式。這兩個陣營均表示將單獨推動各自的技術。雖然標準塵埃未定，但摩托羅拉已有了追隨者，三星在國際消費電子展上展示了全球第一套可同時播放三個不同的HSDTV視頻流的無線廣播系統，就采用了摩托羅拉公司的Xtreme Spectrum芯片，該芯片組是摩托羅拉的第二代產品，已有樣片提供，其數據傳輸速度最高可達114Mbps，而功耗不超過200mw。在另一陣營中，Intel公司在其開發商論壇上展示了該公司第一個采用90nm技術工藝處理的UWB芯片；同時，該公司還首次展示多家公司聯合支持的、采用UWB芯片的、應用范圍超過10M的480Mbps無線USB技術。在5月中旬由IEEE802.15.3a工作組主持召開的標準大討論會議上對這種技術進行投票選舉UWB標準，MBOA獲得60%的支持，DS-UWB獲取40%的支持，兩者都沒有達到成為標準必須達到75%選票的要求。因此標準之爭還要持續下去。
美國在UWB的積極投入，引起歐盟和日本的重視，也紛紛開展研究計劃。由Wisair、Philips等六家公司和團體，成立了Ultrawaves組織，研究家庭內，UWB在AV設備高速傳輸的可行性研究。位于以色列的Wisair多次發表所開發的UWB芯片組。STMicro、Thales集團和摩托羅拉等10家公司和團體則成立了UCAN組織，利用UWB達成PWAN的技術，包括實體層、作為無線通信共性技術與創新技術的研究內容，鼓勵國內學者加強這方面的研究工作。
在UWB的專業IC設計公司已有數家，如Time Domain，Wisair，Discrete Time Communications.最具代表性的Xtreme Spectrum在2003年夏天被摩托羅拉并購，該公司在2002年7月推出芯片組Trinity及其參考用電路板，芯片組由MAC、LNA、RF、Baseband所組成，耗電量為200mW，使用3.1G至7.5GHz頻段，速度為100Mbps。為了爭奪未來的家庭無線網絡市場，許多廠商都已推出了自己的網絡產品，如Intel 的Digital Media Adapter，Sony的RoomLink(這兩種適配器應用的是802.11)，Xtreme Spectrum 則推出了基于UWB 技術的TRINITY芯片組和一些消費電子產品。而Microsoft推出了WindowsXP Media Center Edition以確保PC 成為智能網絡的樞紐。
從UWB的技術參數來看，UWB的傳輸距離只有10M左右，因此我們只拿常見的短距離無線技術與UWB作一對比，從中更能顯示出UWB的杰出的優點。常見的短距離無線技術由IEEE802.11a、藍牙、HomeRF。
(1)IEEE802.11a與UWB
IEEE802.11a是由IEEE制定的無線局域網標準之一，物理層速率在54Mbps，傳輸層速率在25Mbps，它的通信距離可能達到100M，而UWB的通信距離在10M左右。在短距離的范圍(如10M以內)，IEEE802.11a的通信速率與UWB相比卻相差太大，UWB可以達到上千兆，是IEEE802.11a的幾十倍；超過這個距離范圍(即大于10M)，由于UWB發射功率受限，UWB就性能就差很多(從演示的產品來看，UWB的有效距離已擴展到20M左右)。因此從總體來看，10M以內，802.11a無法與UWB相比；但是在10M以外，UWB無法與802.11a相比。另外與UWB相比，802.11a的功耗相當大。
(2)藍牙(Bluetooth)與UWB
藍牙技術是愛立信、IBM等5家公司在1998年聯合推出的一項無線網絡技術。隨后成立的藍牙技術特殊興趣組織(SIG)來負責該技術的開發和技術協議的制定，如今全世界已有1800多家公司加盟該組織。藍牙的傳輸距離為10cm～10m。它采用2.4GHzISM頻段和調頻、跳頻技術，速率為1Mbps。從技術參數上來看，UWB的優越性是比較明顯的，有效距離差不多，功耗也差不多，但UWB的速度卻快得多，是藍牙速度的幾百倍。從情況來看，藍牙唯一比UWB優越的地方就是藍牙的技術已經比較成熟，但是隨著UWB的發展，這種優勢就不會再是優勢，因此有人在UWB剛出現時，把UWB看成是藍牙的殺手，不是沒有道理的。但是，隨著藍牙4+與藍牙5.0新標準的出現，UWB優勢又不再優勢。
(3)HomeRF與UWB
HomeRF 是專門針對家庭住宅環境而開發出來的無線網絡技術，借用了802. 11 規范中支持TCP/ IP傳輸的協議；而其語音傳輸性能則來自DECT(無繩電話) 標準。HomeRF 定義的工作頻段為2. 4GHz ，這是不需許可證的公用無線頻段。HomeRF 使用了跳頻空中接口，每秒跳頻50 次，即每秒鐘信道改換50 次。收發信機最大功率為100mW ，有效范圍約50m，其速率為 1Mbps至2Mbps。與UWB相比，各有優勢：HomeRF的傳輸距離遠，但速率太低；UWB傳輸距離只有HomeRF的五分之一，但速度卻是HomeRF的幾百倍甚至上千倍。
總而言之，這些流行的短距離無線通信標準各有千秋，這些技術之間存在著相互競爭， 但在某些實際應用領域內它們又相互補充。單純地說"UWB或取代某種技術"這是一種不負責任的說法，就好像飛機又快又穩，也沒有取代自行車一樣，各有各的應用領域。下面通過圖表的形式把四者的區別羅列如下：
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UWB |
藍牙 |
802.11a |
HomeRF |
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速率（bps） |
最高達1G |
<1M |
54M |
1~2M |
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距離（米） |
<10 |
10 |
10~100 |
50 |
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功率 |
1毫瓦以下 |
1~100毫瓦 |
1瓦以上 |
1瓦以下 |
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應用范圍 |
探距離多媒體 |
家庭或辦公室 |
電腦和Internet網關 |
電腦、電話及移動設備 |
由于UWB具有強大的數據傳輸速率優勢，同時受發射功率的限制，在短距離范圍內提供高速無線數據傳輸將是UWB的重要應用領域，如當前WLAN和WPAN的各種應用?？偟恼f來，UWB主要分為軍用和民用兩個方面。
在軍用方面，主要應用于UWB雷達、UWBLPI/D無線內通系統（預警機、艦船等）、戰術手持和網絡的PLI/D電臺、警戒雷達、UAV/UGV數據鏈、探測地雷、檢測地下埋藏的軍事目標或以葉簇偽裝的物體。民用方主要包括以下3個方面：地質勘探及可穿透障礙物的傳感器；汽車防沖撞傳感器等；家電設備及便攜設備之間的無線數據通信等。
UWB 技術多年來一直是美國軍方使用的作戰技術之一，但由于UWB 具有巨大的數據傳輸速率優勢， 同時受發射功率的限制， 在短距離范圍內提供高速無線數據傳輸將是UWB 的重要應用領域，如當前WLAN 和WPAN 的各種應用。此外，通過降低數據率提高應用范圍，具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低、安全性高、系統復雜度低，能提供數厘米的定位精度等優點。
UWB 技術一個介于雷達和通信之間的重要應用是精確地理定位，例如使用UWB 技術的能夠提供三維地理定位信息的設備。該系統由無線UWB 塔標和無線UWB 移動漫游器組成。其基本原理是通過無線UWB 漫游器和無線UWB 塔標間的包突發傳送而完成航程時間測量，再經往返(或循環) 時間的測量值的對比和分析，得到目標的精確定位。此系統使用的是2.5 ns 寬的UWB脈沖信號，其峰值功率為4W，工作頻帶范圍為1. 3～1. 7 GHz ，相對帶寬為27 % ，符合FCC 對UWB 信號的定義。如果使用小型全向垂直極化天線或小型圓極化天線，其視距通信范圍可超過2 km。在建筑物內部，由于墻壁和障礙物對信號的衰減作用，系統通信距離被限制在約100 m 以內。UWB 地理定位系統最初的開發和應用是在軍事領域，其目的是戰士在城市環境條件下能夠以0. 3 m的分辨率來測定自身所在的位置，其主要商業用途之一為路旁信息服務系統。它能夠提供突發且高達100Mbps 的信息服務，其信息內容包括路況信息、建筑物信息、天氣預報和行駛建議，還可以用作緊急援助事件的通信。
UWB 也適用于短距離數字化的音視頻無線鏈接、短距離寬帶高速無線接入等相關民用領域。
UWB第二個重要應用領域是家庭數字娛樂中心。在過去幾年里，家庭電子消費產品層出不窮。PC、DVD 、DVR 、數碼相機、數碼攝像機、HDTV 、PDA 、數字機頂盒、MD、MP3、智能家電等等出現在普通家庭里，正是"舊時王榭堂前燕，飛入平常百姓家"。家庭數字娛樂中心的概念是：將來你的住宅中的PC、娛樂設備、智能家電和Internet都連接在一起，你可以在任何地方使用它們。舉例來說，你儲存的視頻數據可以在PC、DVD、TV、PDA 等設備上共享觀看，可以自由地同Internet交互信息，你可以遙控你的PC，讓它控制你的信息家電，讓它們有條不紊地工作，你也可以通過Internet聯機，用無線手柄結合音、像設備營造出逼真的虛擬游戲空間。從前面對UWB的技術特點來看，UWB技術無疑是一個很好的選擇。
空間定位-UWB的技術特點
(1)傳輸速率高，空間容量大
根據仙農(Shannon)信道容量公式，在加性高斯白噪聲(AWGN)信道中，系統無差錯傳輸速率的上限為：
C=B×log2(1+SNR) (1)
其中，B(單位：Hz)為信道帶寬，SNR為信噪比。在UWB系統中，信號帶寬B高達500MHz～7.5GHz。因此，即使信噪比SNR很低，UWB系統也可以在短距離上實現幾百兆至1Gb/s的傳輸速率。例如，如果使用7 GHz帶寬，即使信噪比低至-10 dB，其理論信道容量也可達到1 Gb/s。因此，將UWB技術應用于短距離高速傳輸場合(如高速WPAN)是非常合適的，可以極大地提高空間容量。理論研究表明，基于UWB的WPAN可達的空間容量比目前WLAN標準IEEE 802.11.a高出1～2個數量級。
(2)適合短距離通信
按照FCC規定，UWB系統的可輻射功率非常有限，3.1GHz～10.6GHz頻段總輻射功率僅0.55mW，遠低于傳統窄帶系統。隨著傳輸距離的增加，信號功率將不斷衰減。因此，接收信噪比可以表示成傳輸距離的函數SNRr (d )。根據仙農公式，信道容量可以表示成距離的函數
C(d)=B×log2[1+SNRr(d )] (2)
另外，超寬帶信號具有極其豐富的頻率成分。眾所周知，無線信道在不同頻段表現出不同的衰落特性。由于隨著傳輸距離的增加高頻信號衰落極快，這導致UWB信號產生失真，從而嚴重影響系統性能。研究表明，當收發信機之間距離小于10m時，UWB系統的信道容量高于5GHz頻段的WLAN系統，收發信機之間距離超過12m時，UWB系統在信道容量上的優勢將不復存在。因此，UWB系統特別適合于短距離通信。
(3)具有良好的共存性和保密性
由于UWB系統輻射譜密度極低(小于-41.3dBm/MHz)，對傳統的窄帶系統來講，UWB信號譜密度甚至低至背景噪聲電平以下，UWB信號對窄帶系統的干擾可以視作寬帶白噪聲。因此，UWB系統與傳統的窄帶系統有著良好的共存性，這對提高日益緊張的無線頻譜資源的利用率是非常有利的。同時，極低的輻射譜密度使UWB信號具有很強的隱蔽性，很難被截獲，這對提高通信保密性非常有利。
(4)多徑分辨能力強，定位精度高
由于UWB信號采用持續時間極短的窄脈沖，其時間、空間分辨能力都很強。因此，UWB信號的多徑分辨率極高。極高的多徑分辨能力賦予UWB信號高精度的測距、定位能力。對于通信系統，必須辯證地分析UWB信號的多徑分辨力。無線信道的時間選擇性和頻率選擇性是制約無線通信系統性能的關鍵因素。在窄帶系統中，不可分辨的多徑將導致衰落，而UWB信號可以將它們分開并利用分集接收技術進行合并。因此，UWB系統具有很強的抗衰落能力。但UWB信號極高的多徑分辨力也導致信號能量產生嚴重的時間彌散(頻率選擇性衰落)，接收機必須通過犧牲復雜度(增加分集重數)以捕獲足夠的信號能量。這將對接收機設計提出嚴峻挑戰。在實際的UWB系統設計中，必須折衷考慮信號帶寬和接收機復雜度，得到理想的性價比。
(5)體積小、功耗低
傳統的UWB技術無需正弦載波，數據被調制在納秒級或亞納秒級基帶窄脈沖上傳輸，接收機利用相關器直接完成信號檢測。收發信機不需要復雜的載頻調制/解調電路和濾波器。因此，可以大大降低系統復雜度，減小收發信機體積和功耗。FCC對UWB的新定義在一定程度上增加了無載波脈沖成形的實現難度，但隨著半導體技術的發展和新型脈沖產生技術的不斷涌現，UWB系統仍然繼承了傳統UWB體積小、功耗低的特點。