Download miễn phí Đồ án Ứng dụng xử lý tín hiệu cho truyền thông ultra - Wideband
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNHiii
DANH MỤC BẢNGiv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT. v
LỜI NÓI ĐẦU1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG UWB3
1.1 Giới thiệu về hệ thống UWB3
1.1.1 Lịch sử phát triển của UWB4
1.1.2 Các ưu điểm của UWB5
1.1.3 Những thách thức của UWB5
1.1.4 Vai trò của xử lí tín hiệu. 6
1.2 Các thuộc tính của hệ thống và tín hiệu UWB6
1.2.1 Mặt nạ phổ công suất6
1.2.1 Mẫu xung. 7
1.2.2 Chuỗi xung. 10
1.2.3 Đa đường. 11
1.2.4 Các đặc điểm khác. 14
1.3 Các lĩnh vực ứng dụng của UWB16
1.4 Tổng kết18
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH KÊNH VÔ TUYẾN TRONG UWB20
2.1 Mở đầu. 20
2.2 Mô hình kênh. 24
2.2.1 Mô hình kênh phạm vi lớn. 24
2.2.2 Mô hình kênh phạm vi nhỏ. 26
2.2.3 Sử dụng mô hình. 26
2.3 Tổng kết27
CHƯƠNG 3: TRUYỀN THÔNG UWB28
3.1 Các phương pháp điều chế trong truyền thông UWB28
3.1.1 Điều chế vị trí xung (PPM). 30
3.1.2 Điều chế pha hai trạng thái (BPSK). 32
3.1.3 Điều chế dạng xung (PSM). 33
3.1.4 Điều chế biên độ xung. 34
3.1.5 Khoá bật- tắt35
3.1.6 Mẫu tín hiệu. 35
3.1.6.1 Mẫu tín hiệu trải phổ nhảy thời gian36
3.1.6.2 Trải phổ chuỗi trực tiếp38
3.1.7 Tổng kết về các phương pháp điều chế. 39
3.2 Bộ phát42
3.3 Các kĩ thuật đa truy nhập áp dụng trong UWB43
3.3.1 Nhảy thời gian (TH). 44
3.3.2 Trải phổ trực tiếp (DS). 46
3.3.3 Phổ của tín hiệu UWB47
3.4 Bộ thu. 49
3.4.1 Khái niệm cơ bản. 49
3.4.2 Các máy thu cải tiến. 51
3.4.2.1 Máy thu Rake51
3.4.2.2 Bộ thu giải tương quan53
3.5 Tổng kết54
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VỀ HỆ THỐNG UWB55
4.1 Dung lượng của các hệ thống UWB55
4.2 So sánh với các hệ thống truyền thông băng rộng. 58
4.3 Ảnh hưởng nhiễu qua lại giữa hệ thống truyền thông UWB và các hệ thống truyền thông khác62
4.3.1 Các mạng nội hạt không dây (WLAN). 63
4.3.2 Bluetooth. 65
4.3.3 GPS. 65
4.3.4 Các hệ thống thông tin tế bào. 65
4.3.5 Kết luận. 66
4.4 Các trường hợp ứng dụng UWB66
4.4.1 Hoạt động ở khoảng cách rmax<1m67
4.4.2 Hoạt động ở khoảng cách rmax<10 m69
4.4.3 Hoạt động ở khoảng cách từ trung bình đến lớn với rmax<10-1000 m70
4.4.4 Kết luận. 71
4.5 Tổng kết72
Kết luận. 70
Tài liệu tham khảo. 72
Phụ lục. 73
http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/26/do_an_ung_dung_xu_ly_tin_hieu_cho_truyen_thong_ult.QgmBhYbBzj.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30461/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
phát. Nói chung, để đạt được yêu cầu phổ công suất thông thường không cần hệ số khuyếch đại lớn và có thể bỏ qua.
Đây là mẫu bộ thu phát cực kì đơn giản, nó bỏ qua phương pháp sửa lỗi trước, nó phục vụ mục đích mô tả các bộ thu phát tương đối đơn giản.
3.3 Các kĩ thuật đa truy nhập áp dụng trong UWB
Xác suất có nhiều người dùng truy nhập vào hệ thống là vấn đề quan trọng trong truyền thông UWB, bởi vì các ứng dụng thực tế sẽ yêu cầu nhiều hơn một người sử dụng hoạt động trong môi trường ở một thời điểm. Mục này qua đó sẽ nghiên cứu các phương pháp khác nhau giải quyết vấn đề này.
Cơ bản là có 3 phương pháp cho các người dùng riêng biệt họ sử dụng cùng một môi trường.
■ Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA): Các người sử dụng riêng biệt có node trung tâm gán cho một băng tần cố định cho mỗi người dùng.
■ Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA): Kênh được chia thành một số khoảng thời gian không chồng lấn gọi là khe thời gian, chúng có chu kì. Mỗi người dùng sau đó được gán một khe thời gian bởi node trung tâm.
■ Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA): Mỗi người dùng có một mã duy nhất, để mã hoá truyền dẫn sao cho đầu thu có thể giải điều chế. Do đó mỗi người dùng phân biệt với nhau bởi mã của chúng. Có ba cách cơ bản thực hiện CDMA:
● Nhảy tần (FH): Hoạt động giống như FDMA ngoại trừ băng tần sử dụng được xác định bởi mã tại mỗi thời điểm truyền dẫn.
● Nhảy thời gian (TH): Hoạt động giống như TDMA ngoại trừ khe thời gian sử dụng được xác định bởi mã tại mỗi thời điểm truyền dẫn.
● Trải phổ trực tiếp (DS): Dữ liệu được nhân với mã ở cả hai phía phát và thu và các đặc tính mã cho phép người dùng thích hợp giải điều chế tín hiệu.
Các hệ thống FH-CDMA không được quan tâm nhiều hơn trong đồ án này, bởi vì hiệu năng của FH tương đương với TH, nhưng sẽ cần hệ thống phức tạp hơn để thực hiện nhảy tần. Trọng tâm của đồ án là nghiên cứu các hệ thống đa truy nhập dựa trên CDMA TH và DS.
Phối hợp các phương pháp đa truy nhập đưa ra ở trên có thể thực hiện phụ thuộc vào hệ thống. Một ví dụ là hệ thống TH phát một vài xung trên một bit và đồng thời mã hóa mỗi xung này như là một chip trong hệ thống DS. Sự phân biệt người dùng có thể thực hiện bằng cách sử dụng mã TH và DS hay cả hai. Phương pháp kết hợp có vẻ ngày càng được chấp nhận trong IEEE 802.15a. Ưu điểm của phương pháp kết hợp nằm ở thực tế là có thêm nhiều tham số để điều chỉnh dung lượng của hệ thống một cách mềm dẻo hơn. Bằng cách sử dụng phương pháp này một chuẩn có thể được tạo ra bao gồm nhiều cấu hình khác nhau của các hệ thống UWB có thể tương thích. Hiệu năng của các thiết bị UWB do đó có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu và giá cả của thị trường. Ví dụ một hệ thống với tầng vật lí đa băng được đưa ra bởi công ty General Atomics tới nhóm IEEE 802.15a [13]. Trong đề nghị này băng tần được chia thành 20 kênh trong FH và hệ thống UWB có thể được đánh giá dựa vào có bao nhiêu băng và loại điều chế nào là thích hợp.
Giải pháp kết hợp không phải là giải pháp được trình bày trong đồ án này. Thực tế các giải pháp dựa vào TH hay DS CDMA trong mỗi piconet được nghiên cứu. Nhiệm vụ nghiên cứu các hệ thống đa băng là nội dung tương lai.
3.3.1 Nhảy thời gian (TH)
Nhảy thời gian (TH) thực hiện đa truy nhập bằng cách chia kênh thành khe thời gian không chồng lấn như ở hình 3.10.
Hình 3.10: Chia các kênh thành các khe thời gian không chồng lấn
Các người dùng được cho phép sử dụng khe thời gian gán cho họ bằng mã nhảy thời gian riêng. Nghĩa là không cần điều khiển tập trung nhưng điều này có thể dẫn đến các người dùng cố gắng sử dụng cùng một khe thời gian ở cùng một thời gian gây ra xung đột. Nói cách khác, nếu các người dùng không đồng bộ, xung đột có thể xảy ra, chồng lấn hai khe thời gian khi tham chiếu thời gian của các người dùng là khác nhau. Truyền dẫn chỉ diễn ra trong 1/SF phần của thời gian và công suất phát trong mỗi khe thời gian cho trước phải lớn hơn SF lần công suất phát trung bình. Do đó đây là bằng chứng về lợi ích so với hệ thống không trải phổ sử dụng mỗi xung trên một bit, độ lợi xử lí là PG=Ns.SF. Điều này đúng là vì công suất tín hiệu thu ở mạch quyết định tăng lên một lượng SF so với công suất trung bình trên kênh, trong khi công suất tạp âm thu được là tương đương.
Xem xét xác suất xung đột và giả thiết rằng mã TH phân bố đều trên các khe thời gian xác suất ít nhất một người dùng xung đột với người dùng khác trong điều kiện hệ thống đồng bộ là
(3.31)
Trong đó K là tổng số người dùng trong hệ thống. Khi xung đột xảy ra truyền dẫn bị gián đoạn và tất cả người dùng thu được công suất tương đương, xấp xỉ BER của máy thu trở thành.
(3.32)
Do đó BER là ¼ khi xảy ra xung đột. Giá trị của BERnorm chỉ giá trị BER thông thường của phương pháp điều chế nhị phân. Có thể thấy từ biểu thức (3.32) xung đột ảnh hưởng mạnh đến hiệu năng của hệ thống TH và đó là lí do quan trọng cần giảm số lượng xung đột trong hệ thống.
Trong trường hợp không đồng bộ xác suất xung đột là
(3.33)
Bởi vì bây giờ xuất hiện khả năng hai khe thời gian xung đột với người dùng cho trước trong trường hợp này. Đó là cơ sở để tin rằng BER của hệ thống dị bộ có thể cao hơn hệ thống đồng bộ, nhưng cần nhớ rằng BER phụ thuộc vào hàm tự tương quan chuẩn hóa của monocycle với độ dịch cho trước. BER trung bình trong hệ thống TH dị bộ do đó thường thấp hơn một ít so với hệ thống đồng bộ. Tuy nhiên, có thể ước lượng BER trung bình của hệ thống dị bộ như sau:
(3.34)
Giả thiết rằng sử dụng điều chế BPSKvà mã nhảy ngẫu nhiên. Kết quả ở biểu thức (3.34) chính xác với K=2, và rất khả quan với K>2 bởi vì giả thiết rằng chỉ có xung đột ảnh hưởng tới mạch quyết định.
3.3.2 Trải phổ trực tiếp (DS)
Đối lập với TH trong đó truyền dẫn chỉ được thực hiện trong 1/SF thời gian, các xung được phát liên tục trong hệ thống trải phổ trực tiếp (DS). Các monocycle phát sau đó được mã hoá bằng cách nhân chúng với mã lưỡng cực có độ dài , để phía thu có thể phân biệt các tín hiệu đến từ các người dùng khác nhau.
Ở đầu thu tín hiệu đến r(t) được nhân với các monocycle đã được mã hoá và được tích phân để hình thành thống kê đầy đủ của người thứ l
(3.35)
Trong đó z(t) là tạp âm Gaussian trắng cộng với phương sai . Ak là biên độ của người dùng thứ k. Giả thiết rằng monocycle thu được prx(t) chuẩn hoá:
(3.36)
Trong một hệ thống hoàn toàn đồng bộ hệ số tương quan giữa các người dùng l và k
(3.37)
Từ (3.35) có:
(3.38)
với z(l)(n) là mẫu tạp âm. Có thể dễ dàng nhận thấy là hệ số tương quan giữa một mã bất kì và bản thân nó là và .
Ở phía phải của đẳng thức 3.41 các thành phần tham gia là: thành phần thứ nhất là tín hiệu mong muốn từ người dùng thứ l và tiếp theo là nhiễu từ các người dùng khác trong hệ thống. Để ý rằng nhiễu ở đầu thu được đánh giá bởi hệ số tương q...
