Ultrabreitband (Ultra Wideband, UWB)

Was ist Ultrabreitband (UWB)?

Ultrabreitband (Ultra Wideband, UWB), auch Impulse Radio genannt, ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie, die extrem kurze Hochfrequenzimpulse mit geringer Sendeleistung über ein sehr breites Frequenzspektrum überträgt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Funktechnologien nutzt UWB eine Bandbreite von mindestens 500 MHz, wodurch es sich besonders für präzise Ortung und spezialisierte Kurzstreckenanwendungen eignet.

Technische Grundlagen

UWB basiert auf der Übertragung extrem kurzer Impulse im Nanosekundenbereich, die sich über viele Frequenzkanäle gleichzeitig verteilen. Die spektrale Leistungsdichte ist dabei so gering, dass UWB-Signale unterhalb des Rauschpegels anderer Dienste liegen und somit als interferenzfrei gelten. Sender und Empfänger müssen hochpräzise synchronisiert sein, um die Impulse mit einer Genauigkeit im Bereich von Billionstelsekunden zu verarbeiten.

In Deutschland, Österreich und der Schweiz ist der Frequenzbereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz für UWB-Anwendungen freigegeben. Eine individuelle Zulassung ist bei Einhaltung der Vorgaben nicht erforderlich. Seit 2024 gilt zudem der EU-Durchführungsbeschluss 2024/1467, der die Frequenznutzung für UWB europaweit harmonisiert.

Leistungs- und Reichweiteneigenschaften

UWB-Geräte arbeiten typischerweise mit einer äquivalenten isotropen Strahlungsleistung (EIRP) von maximal -41,3 dBm/MHz, was weniger als 0,1 mW entspricht. Je nach Anwendung und Umgebung liegt die effektive Reichweite im Innenbereich bei etwa 10 bis 50 Metern. Im Freien sind bis zu 200 Meter möglich, jedoch nimmt die Reichweite durch zunehmende Dämpfung durch Hindernisse ab.

Die Übertragungsraten variieren je nach System: Typische kommerzielle Geräte erreichen 6 bis 27 MBit/s. In Forschungsprojekten wurden experimentell über 1 GBit/s gemessen, allerdings bei höherem Energiebedarf und außerhalb regulierter Standards.

Standards und Sicherheit

UWB wird durch den Standard IEEE 802.15.4z geregelt, der auf dem ursprünglichen Standard IEEE 802.15.4 basiert. Durch neue Modulationsverfahren, zusätzliche Preambles (eine kurze, vorab definierte Sequenz von Bits oder Symbolen, die einem Datenpaket vorangestellt wird) und kryptografische Schutzmechanismen verbessert die Erweiterung 802.15.4z die Sicherheit und Genauigkeit.

Das FiRa Consortium entwickelt ergänzende Spezifikationen für Interoperabilität, Zertifizierung und Anwendungsschichten, etwa für Zugangskontrolle, Peer-to-Peer-Dienste und Indoor-Navigation.

Smartphone-Integration

In den letzten Jahren hat UWB zunehmend Einzug in die Consumer-Elektronik, insbesondere in Smartphones, gehalten. Große Hersteller wie Apple, Samsung und Google nutzen UWB-Chips, um neue Anwendungsfelder wie sichere digitale Autoschlüssel, geräteübergreifende Standorterkennung oder präzises Datei-Sharing zu erschließen. Die Technologie ermöglicht eine deutlich genauere Abstandsmessung als Bluetooth oder GPS, was für neue Funktionen im Bereich Smart Home und Personal Tracking von entscheidender Bedeutung ist. Beispiele für Smartphones mit UWB-Unterstützung:

• Apple: iPhone 11 bis iPhone 16 Pro Max mit U1/U2-Chip
• Samsung: Galaxy S21+ bis S25 Ultra, diverse Fold-Modelle
• Google: Pixel 6 Pro bis Pixel 9 Pro XL
• Motorola: Edge 50 Ultra

Diese Geräte nutzen UWB für präzises Tracking (zum Beispiel AirTags, SmartTags), digitale Autoschlüssel und sichere Zugangssysteme.

Industrieanwendungen

In industriellen Umgebungen gewinnt UWB als Schlüsseltechnologie für Echtzeit-Ortungssysteme (RTLS) und Prozessautomatisierung zunehmend an Bedeutung. In der Fertigung, Logistik und im Gesundheitswesen wird UWB genutzt, um Maschinen, Werkstücke oder Personen innerhalb von Zentimetern genau zu lokalisieren – auch in komplexen Innenräumen. Anwendungsbeispiele:

• Indoor-Navigation: zentimetergenaue Positionsbestimmung in Lagerhallen, Krankenhäusern und Produktionsstätten.
• Echtzeit-Tracking: UWB-RTLS-Systeme ermöglichen die Verfolgung von Personen, Fahrzeugen und Assets mit hoher Genauigkeit.
• Sicherheitssysteme: UWB erkennt Bewegungsrichtung und Anwesenheit – ideal für Zugangskontrolle und Notfallmanagement.
• Smart Locks: Diese modernen Türschlösser mit UWB-Technologie erkennen, ob sich der Nutzer aktiv nähert.

Abgrenzung zu anderen Technologien

Im Vergleich zu Bluetooth oder WLAN/Wi-Fi punktet UWB durch seine hohe Genauigkeit und Robustheit bei der Lokalisierung. Zwar ist Bluetooth weiter verbreitet und für viele IoT-Anwendungen geeignet, bei der Ortung bietet es jedoch nur metergenaue Ergebnisse. UWB eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen eine präzise Raumverortung, eine geringe Latenz und eine hohe Sicherheit erforderlich sind.

Dieser Artikel wurde im August 2025 aktualisiert und erweitert, um neue Entwicklungen widerzuspiegeln und das Leseerlebnis zu verbessern.