báo cáo tốt nghiệp công nghệ truyềnn thông uwb

Học viện công nghệ bu chính viễn thông
khoa viễn thông I
đồ án tốt nghiệp đại học

Công nghệ truyền thông UWB
Giáo viên hớng dẫn : Ths. Nguyễn Phi Hùng

Sinh viên thực hiện : Dơng Ngô Quý
Lớp : D2001VT

Đề tài:

Lời nói đầu

Công nghệ truyền thông vô tuyến trên thế giới đang có những b
ớc phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu truyền số liệu ngày
càng tăng. Tuy nhiên, khoảng cách giữa yêu cầu tốc độ dữ liệu cần
truyền với khả năng đáp ứng của các công nghệ vẫn cha đợc giải
quyết.

Mặt khác, tần số là một trong những tài nguyên vô tuyến quan
trọng mà hiện tại đang dần bị cạn kiệt.


Công nghệ truyền thông UWB ra đời không những có thể tăng đ
ợc tốc độ truyền số liệu mà quan trọng hơn nó còn có khả năng tái
sử dụng tần số. Xuất phát từ tính hấp dẫn của công nghệ này mà em
quyết định chọn UWB làm đối tợng nghiên cứu trong đồ án tốt
nghiệp của mình. Mục đích chính của đồ án là tìm hiểu các vấn đề
cơ bản liên quan đến công nghệ này.

Néi dung ®å ¸n

PhÇn I : Tæng quan vÒ c«ng nghÖ truyÒn th«ng UWB

PhÇn II : Ph©n tÝch tÝn hiÖu UWB

PhÇn III : Bé thu ph¸t UWB

PhÇn IV : Ph©n tÝch nhiÔu

PhÇn V : KÕt luËn

Tæng quan vÒ c«ng nghÖ truyÒn th«ng UWB

Giíi thiÖu vÒ UWB

LÞch sö ph¸t triÓn c«ng nghÖ UWB

C¸c u ®iÓm cña UWB

Th¸ch thøc ®èi víi UWB

ChuÈn ho¸

C¸c øng dông cña UWB

Giới thiệu về UWB

Định nghĩa tín hiệu UWB

-Độ rộng băng lớn hơn 500 MHz
- không nhỏ hơn 0.2
LH
LH
ff
ff
+

=
2



Các tên gọi khác: Carrier-free, Baseband,
Impusle.

UWB Sử dụng các xung có độ rộng rất hẹp
cỡ ns, mức công suất phát rất thấp (-41.25
dBm theo FCC), khoảng cách truyền dẫn nhỏ
(cell cỡ từ 3-10 m), không dùng sóng mang

Lịch sử phát triển công nghệ UWB
2002 Báo cáo và quy định đầu tiên của FCC về chấp thuận các hệ thống UWB
1998 Thông tin quy định của FCC đối với các hệ thống UWB
1994 Các chơng trình truyền thông UWB không phân loại đầu tiên
1990 Đánh giá công nghệ UWB
1986 Hệ thống truyền thông UWB dựa trên xung ngắn đợc đa ra bởi Ross và
Fontana
1978 Ross và một số ngời khác lần đầu tiên trình bầy về hệ thống truyền
thông UWB

1965 Ross phát triển công nghệ UWB tại trung tâm nghiên cứu Sperry
Cuối 1950 xuất hiện nhu cầu phân tích đáp ứng xung của sóng vi ba ( tại
phòng thí nghiệm Lincoln, Sperry, )

Các u điểm của UWB

Tốc độ bit dữ liệu cao
(a)

Tính bảo mật cao

Giá thành thấp-kiến
trúc gần nh hoàn toàn
số

Thiết bị UWB có thể
sử dụng tần số linh hoạt

Không gây nhiễu tới
các hệ thống khác

Khả năng chống và tận
dụng đa đờng (b)
(a)
(c)
So sánh UWB với các chuẩn vô tuyến, cố định khác về tốc độ bit
(b)
(a)

Thách thức đối với UWB trong quá trình thơng mại hoá

Các hệ thống UWB phải đảm bảo
cùng tồn tại đợc với các hệ thống
vô tuyến cũ

Các vấn đề nhiễu vẫn còn đang đ
ợc kiểm tra

Cha nhận đợc sự thống nhất giữa
các tổ chức chuẩn hoá

Giới hạn mật độ phổ công suất do
FCC quy định thấp

Tạo đồng hồ và đồng bộ phức tạp

Chuẩn hoá

IEEE
Đang tiếp tục thảo luận nhằm tìm ra chuẩn lớp vật lý cho UWB. Nhóm phụ trách về WPAN là IEEE
802.15.3a đang tranh luận về tính khả thi của DS-CDMA và MB-OFDM.

ETSI
-Hai nhóm CEPT SE24 và ETSI TG31a nghiên cứu về UWB

ITU
Nhóm ITU-R Task Group 1/8: nghiên cứu các tiêu chuẩn, khuyến nghị cho công nghệ UWB
DS-CDMA
MB-OFDM

Các ứng dụng của UWB

Truyền thông và cảm biến
-Phân phối dữ liệu, video, âm thanh thông qua kết nối vô tuyến, chủ yếu dùng cho WPAN
-Nhận dạng và thẻ điện tử
-Mạng cảm biến

Radar
-Tránh chớng ngại vật/xung đột
-Xác định độ cao chính xác
-Phát hiện sự xâm phạm (nhìn xuyên tờng)

Định vị chính xác
-Bám theo tài sản
-Định vị với khoảng cách nhỏ

TruyÒn d÷ liÖu trong WPAN
KÕt nèi ngo¹i vi PC
KÕt nèi ad-hoc
KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö
KÕt hîp WLAN, WUSB víi UWB

Phân tích tín hiệu UWB

Các dạng xung sử dụng trong UWB

Dãy xung và chuỗi giả tạp âm

Các phơng pháp điều chế trong UWB

Lạ chọn phơng pháp điều chế

Đa truy nhập trong UWB

Các dạng xung sử dụng cho truyền thông UWB
Lựa chọn dạng xung cho hệ thống UWB phải thoả mãn yêu cầu mặt nạ phổ của
FCC
Xung Gaussian và Raised Cosin đợc nghiên cứu
Lựa chọn xung Gaussian do có thể tạo ra đơn giản trong khi vẫn có thể đáp ứng
đợc yêu cầu về phổ
Xung Raised cosin và phổ năng lợng Xung đơn chu kỳ Gaussian và phổ năng lợng

Dãy xung và chuỗi giả tạp âm
Xung tuần hoàn và phổ của nó
Xung có vị trí ngẫu nhiên và phổ của nó

C¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ trong UWB

§iÒu chÕ biªn ®é xung (PAM)

§iÒu chÕ On-Off Keying (OOK)

§iÒu chÕ vÞ trÝ xung (PPM)

§iÒu chÕ kho¸ chuyÓn pha c¬ hai
(BPSK hay AP)

§iÒu chÕ xung trùc giao

Lựa chọn PPM

Phổ tín hiệu đẹp

Philip đã triển khai đợc bộ
định thời chính xác cao

Time Domain Inc đã chế tạo
thành công một số chipset truyền
thông UWB dựa trên kỹ thuật
điều chế này

Đa truy nhập trong UWB

Đa truy nhập phân chia theo tần số trong UWB

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Đa truy nhập phân chia theo mã
-Nhảy tần
-Nhảy thời gian
-Chuỗi trực tiếp

Nhảy thời gian
Mỗi xung của một đối tợng sử dụng có một vị trí tơng ứng trong
khung có độ rộng Tf với mã PN mà nó đợc cấp phát
Tạo đợc vị trí ngẫu nhiên của các xung UWB trong chuỗi xung do đó
phổ tín hiệu phẳng hơn

Bé thu ph¸t UWB


KiÕn tróc tæng quan hÖ thèng UWB

Ph©n tÝch bé thu sö dông m¸y thu Rake

KiÕn tróc tæng quan cñabé thu ph¸t UWB

Ph©n tÝch bé thu UWB sö dông m¸y thu Rake
Kh«ng t¹p ©m
Cã t¹p ©m
S¬ ®å ®Ó thu 5 ®êng kh¶ dông nhÊt

Phân tích nhiễu
Băng tần hoạt động của các hệ thống vô tuyến
Giải pháp
-Sử dụng bộ lọc
chắn dải với
băng chắn từ
5.1-5.9 GHz lên
tín hiệu UWB
thu đợc
-Sử dụng UWB
đa băng

Kết luận

Đồ án đã làm rõ đợc các vấn đề sau:
- Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB
- Phân tích tín hiệu trong UWB
- Bộ thu phát UWB: kiến trúc tổng quan và làm rõ đợc u điểm của
bộ thu sử dụng máy thu Rake

- Phân tích nhiễu

Những tồn tại: Cha đi sâu phân tích đợc phần bộ thu UWB, sử dụng tài
liệu của một số hãng nên có thể có những nhận xét không khách quan.

Hớng phát triển: Nghiên cứu các loại bộ thu cho truyền thông UWB
Em Xin chân thành cảm ơn!