Download miễn phí Đề tài Công nghệ truyền thông ultra wideband
Thuật ngữ viết tắt i
Lời nói đầu 1
Chương 1. Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB 4
1.1 Tổng quan về các hệ thống truyền thông vô tuyến 4
1.1.1 3G và WLAN 4
1.1.2 Hỗ trợ tốc độ truyền dẫn cao hơn-UWB 5
1.2 Lịch sử của UWB 6
1.3 Ưu điểm của hệ thống UWB 8
1.3.1 Tiềm năng cho một tốc độ bit dữ liệu cao 8
1.3.2 Xác suất bị ngăn chặn thấp 9
1.3.3 Khả năng chống đa đường 9
1.3.4 Độ phức tạp của bộ thu. 9
1.3.5 Mật độ phổ công suất phát cực thấp 10
1.4 Thách thức đối với UWB 12
1.5 Chuẩn hoá 14
1.6 Các ứng dụng của UWB 16
1.6.1 Truyền thông và cảm biến 17
1.6.1.1 Tốc độ dữ liệu thấp 17
1.6.1.1.1 Kết nối vô tuyến ngoại vi PC 19
1.6.1.1.2 Kết nối đa phương tiện vô tuyến cho các thiết bị CE 20
1.6.1.1.3 Thay thế cáp và truy nhập mạng đối với các thiết bị máy tính di động 21
1.6.1.1.4 Các kết nối ad-hoc giữa các thiết bị sử dụng UWB 22
1.6.1.1.5 Mạng cảm biến 23
1.6.1.2 Tốc độ dữ liệu cao 25
1.6.2 Định vị và bám 25
1.6.2.1 Định vị 25
1.6.2.2 Bám 26
1.6.3 Radar 27
Chương 2. Phân tích tín hiệu UWB 29
2.1 Định nghĩa tín hiệu UWB 29
2.2 Các dạng xung đơn chu kỳ 29
2.2.1 Xung đơn chu kỳ Gaussian 29
2.2.2 Xung Raised Cosin 30
2.2.3 Lựa chọn dạng xung 31
2.3 Dãy xung và chuỗi giả tạp âm 32
2.4 Các phương pháp điều chế trong UWB 34
2.4.1 Điều chế vị trí xung 35
2.4.2 Điều pha hai mức BPhần mềm (hay điều chế đối cực- Antipodal Modulation) 37
2.4.3 Các phương pháp điều chế khác 40
2.4.3.1 Điều chế xung trực giao 40
2.4.3.2 Điều chế biên độ xung 42
2.4.3.3 On-Off keying 42
2.4.4 Tổng kết về các phương pháp điều chế 43
2.4 Phân tích công suất 46
2.5 Phân tích môi trường truyền dẫn và các ảnh hưởng của nó lên tín hiệu UWB 46
2.5.1 ảnh hưởng của đa đường 46
2.5.2 Các ảnh hưởng có liên quan đến chuyển động giữa Tx và Rx 47
2.5.3 Khoá lại đường khả dụng nhất 48
2.6 Một số kỹ thuật đa truy nhập 48
2.6.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số trong UWB 48
2.6.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 48
2.6.3 Đa truy nhập phân chia theo mã 49
2.6.3.1 Time-Hopping 50
2.6.3.2 Chuỗi trực tiếp 50
Chương 3. Bộ thu phát UWB 52
3.1 Kiến trúc tổng quan của bộ thu phát UWB 52
3.2 Kiến trúc bộ thu UWB 53
3.2.1 Bộ thu tương quan (Bộ lọc thích ứng) 53
3.2.2 Máy thu Rake 54
3.2.3 Các hệ số độ lợi xử lý 56
3.2.4 Thảo luận 57
3.2.4.1 Số lượng Rake finger 57
3.2.4.2 Một vài vấn đề xung quanh thiết kế mạch số và tương tự 57
Chương 4. So sánh UWB với các hệ thống truyền thông băng rộng khác 60
4.1 CDMA 60
4.2 So sánh UWB với DSSS và FHSS 61
4.3 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 65
4.3.1 Một số đặc điểm nổi bật của OFDM 65
4.3.2 Các trường hợp ứng dụng của OFDM 65
4.3.2.1 DSL 65
4.3.2.2 WLAN 66
4.3.2.3 Truyền hình và truyền thanh số 66
4.3.2.4 UWB 66
Chương 5. Phân tích nhiễu 68
5.1 Nhiễu liên quan đến mạng WLAN 68
5.1.1 Nhìn lại tín hiệu WLAN 802.11a 68
5.1.2 Phân tích hiệu năng hệ thống UWB với sự có mặt của nhiễu 802.11a 69
5.1.3 Giải pháp cho vấn đề nhiễu 69
5.1.4 ảnh hưởng của UWB lên WLAN 70
5.2 Bluetooth 72
5.3 GPS 73
5.4 Các hệ thống tổ ong 73
Chương 6. Kết luận 76
Chương 7. phụ lục 78
7.1 Phụ lục A 78
7.2 Phụ lục B 79
7.3 Phục lục C 80
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2015-09-09-de_tai_cong_nghe_truyen_thong_ultra_wideband.ThVCR3wjvR.swf /tai-lieu/de-tai-cong-nghe-truyen-thong-ultra-wideband-85418/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ều này chuyển đổi trung tâm giải trí gia đình thành cổng mạng và hub không dây.
Chương 2
Phân tích tín hiệu UWB
Sau khi nắm được những đặc điểm cơ bản nhất về UWB và những thuộc tính của nó trên miền thời gian và tần số, chúng ta tiếp tục với việc phân tích tín hiệu UWB, trong chương này dạng xung sử dụng và các kỹ thuật điều chế trong UWB sẽ được trình bầy.
2.1 Định nghĩa tín hiệu UWB
Định nghĩa một tín hiệu UWB về các mặt có liên quan là một điều gì đó không thực sự rõ ràng.
Sau đây là một số khả năng:
Một tín hiệu với một độ rộng băng lớn hơn 500 MHz.
Một tín hiệu với độ rộng băng lớn hơn 20% tần số trung tâm.
Những định nghĩa này cho phép một tín hiệu CDMA với một tốc độ 1 chip/ns hay một tín hiệu OFDM với độ rộng băng tần tổng cộng vượt ra khỏi chuẩn 802.11. Trong đồ án này, chúng ta coi rằng tín hiệu UWB được cấu thành từ rất nhiều xung hẹp (cỡ 1 ns hay thậm trí còn hẹp hơn).
2.2 Các dạng xung đơn chu kỳ
Có rất nhiều dạng xung được sử dụng trong các hệ thống truyền thông vô tuyến. Tuy nhiên, tuỳ từng trường hợp vào đặc tính của phổ tần hoạt động của hệ thống mà dạng xung nào được lựa chọn. Đối với hệ thống UWB phổ tần hoạt động cho các ứng dụng trong nhà được FCC cấp phát từ 3.1-10.6 GHz. Do phổ tần cố định như vậy nên việc chọn lựa dạng xung cũng là một vấn đề quan trọng. Nhằm tuân theo đặc tả của FCC, hai loại dạng xung được nghiên cứu: xung Gaussian và xung Raised Cosin.
2.2.1 Xung đơn chu kỳ Gaussian
Xung Gaussian đơn chu kỳ là một tín hiệu băng rộng, tần số trung tâm và độ rộng băng phụ thuộc vào độ rộng của chu kỳ đơn. Trong miền thời gian, xung đơn chu kỳ Gaussian có dạng:
(2-1)
Trong đó là hệ số thời gian xác định độ rộng của đơn chu kỳ. Trong miền tần số, biến đổi Fourier của xung đơn chu kỳ Gaussian là:
(2-2)
Tần số trung tâm fc phải thoả mãn:
(2-3)
Chúng ta có thể thấy rằng fc tỉ lệ với nghịch đảo của và độ rộng băng -3dB vào khoảng 116% fc (xem phụ lục A). Vì vậy, với = 0.033ns thì tần số trung tâm fc = 6.85 GHz và độ rộng băng -3dB xấp xỉ 7.5 GHz. Hình 2-1 thể hiện một dạng sóng điển hình của xung đơn chu kỳ Gaussian và phổ tần của nó.
Hình 2-1: Xung đơn chu kỳ Gaussian và phổ tần của nó
2.2.2 Xung Raised Cosin
Trong đặc tả của FCC, mặt nạ PSD cho tín hiệu UWB có dạng hình chữ nhật. Dễ thấy rằng xung dạng Gaussian không hoàn toàn phù hợp với quy định này. Do vậy, xung Raised Cosin được giới thiệu để có thể thích hợp hơn với quy định về PSD của FCC. Hình 2-2 thể hiện xung Raised Cosin trên miền thời gian và tần số. Xung Raised Cosin có thể được mô tả trong miền tần số như sau:
(2-4)
Trong đó, B là băng tần tuyệt đối. f1 và được cho dưới đây:
Với là tần số -6dB của xung Raised Cosin. Vì mục đích tận dụng toàn bộ băng tần được FCC chấp thuận 7.5 GHz nên giá trị của được thiết lập là 3.75 GHz.
Dạng sóng tương ứng trên miền thời gian được tính như sau:
(2-5)
Do h(t) là tín hiệu băng tần thấp (-, +) nên cần được dịch đến tăng tần tín hiệu mong muốn. Trong trường hợp phổ tần của xung Raised Consin chiếm toàn bộ băng tần được FCC cấp phát thì xung băng gốc phải chuyển sang tần số trung tâm fc (6.85 GHz). Do đó, xung được phát đi sẽ là:
(2-6)
rc(t) và RC(f) được thể hiện trong hình 2-2.
Hình 2-2: Xung Raised Cosin và phổ năng lượng của nó
2.2.3 Lựa chọn dạng xung
Bằng cách so sánh hai dạng xung đã được đề xuất, chúng ta cần lựa chọn một dạng để sử dụng cho hệ thống UWB. Ta thấy rằng, mặc dù xung Raised Cosin có các thuộc tính phổ khá đẹp, khá khớp với mặt nạ phổ hình chữ nhật được FCC đưa ra nhưng loại xung này rất khó tạo ra bởi một mạch điện đơn giản. Trái lại, xung đơn chu kỳ Gaussian thì có thể được tạo ra một cách khá đơn giản, và do đó thường được lựa chọn để sử dụng cho các hệ thống UWB.
2.3 Dãy xung và chuỗi giả tạp âm
Sau khi giới thiệu một số dạng xung UWB thì việc truyền dẫn các xung – chuỗi xung cần được xem xét. Trước tiên chúng ta tạo ra xung Gaussian đơn chu kỳ tại những thời điểm cách nhau bởi khoảng thời gian lặp (xem hình 2-3) và chuỗi xung này có thể được mô tả như sau:
(2-7)
Trong đó Tf là chu kỳ khung, bằng với khoảng thời gian giữa hai xung liên tiếp, gm(t) là xung Gaussian đơn chu kỳ. Chuỗi xung trên có một tần số lặp xung xác định là 1/T f. Dựa trên mật độ phổ năng lượng của xung Gaussian đơn chu kỳ GM (hình 2-1), mật độ phổ công suất (PSD) có thể được viết như sau:
(2-8)
Trong đó và lần lượt là trung bình và phương sai của biên độ xung, trong trường hợp chuỗi xung tuần hoàn, chúng lần lượt là 1 và 0. Do đó, ta có:
(2-9)
Chúng ta thấy rằng trong miền tần số, chuỗi xung đơn đều đặn sẽ tạo ra các nhánh công suất theo các khoảng 1/Tf. Điều này được kiểm chứng bằng kết quả mô phỏng trong hình 2-3. Do vậy, công suất tín hiệu UWB trải rộng theo đường phổ. Nhưng nếu PSD phẳng, công suất phát có thể tối đa theo quy định của FCC. Chúng ta kết luận rằng chuỗi xung tuần hoàn không tận dụng được tài nguyên tần số một cách có hiệu quả và cần được cải thiện. Để có thể làm mịn đường phổ, yếu tố then chốt để tối ưu việc sử dụng phổ tần, chúng ta cần loại bỏ sự tương quan của chuỗi xung tuần hoàn trong miền thời gian. Một phương pháp hữu dụng để giải quyết vấn đề này là làm cho các xung xuất hiện ngẫu nhiên trong miền thời gian, do vậy nhiều sự tương quan có thể tránh được trong chuỗi xung và đường phổ có thể được nén lại. Phương pháp này được thể hiện trong hình 2-4 và chuỗi xung với xung đơn chu kỳ Gaussian có thể được mô tả như sau:
(2-10)
Trong đó là số ngẫu nhiên thuộc (0, Tf). PSD của chuỗi xung này có thể thu được như sau:
(2-11)
Từ đó ta thấy rằng chỉ là một bản mở rộng của phổ năng lượng của xung Gaussian đơn chu kỳ và không có nhánh nào trong đó.
Hình 2-3: Chuỗi xung tuần hoàn và phổ của nó
Hình 2-4: Chuỗi xung có vị trí ngẫu nhiên và phổ tần
Sở dĩ như vậy là do tất cả các xung xuất hiện ngẫu nhiên hoàn toàn và tuyệt đối không có thông tin tương quan về vị trí xung. Thuộc tính trên được khẳng định lại bằng kết quả mô phỏng trong hình 2-4.
là độ dịch thời gian (nhiều nano giây) có thể được áp dụng cho từng xung. Tập hợp {} có thể được thiết kế giống như mã giả tập âm (PN). Trong hệ thống đa truy nhập, mỗi một người dùng có một chuỗi mã ngẫu nhiên duy nhất. Chỉ bộ thu hoạt động với cùng một mã ngẫu nhiên mới có thể giải mã truyền dẫn. Nếu không biết trước mã nhảy thời gian duy nhất này thì tín hiệu không thể được tách ra thậm trí ngay cả trong trường hợp mà bộ thu đặt rất gần bộ phát. Phương pháp để gán cho từng xung UWB một khoảng thời gian này còn được sử dụng như là một kỹ thuật đa truy nhập.
Để hiểu thêm về một kỹ thuật đa truy nhập và khả năng ứng dụng của chúng trong UWB, ta xét thêm một số kỹ thuật đa truy nhập khác (xem phần kỹ thuật đa truy nhập).
2.4 Các phương pháp điều chế trong UWB
Như chúng ta đã biết, một xung đơn UWB không mang thông tin. Chúng ta phải thêm thông tin số vào xung tương tự, điều này được thực hiện bằng điều chế. Trong các hệ thống UWB, có một số phương pháp điều chế cơ bản và ch...
