đồ án tốt NGHIỆP đại học đề tài CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG UWB

Học viện công nghệ b u chính viễn thông
khoa viễn thông I
đồ án tốt nghiệp đại học
Công nghệ truyền thông UWB
Giáo viên h ớng dẫn : Ths. Nguyễn Phi Hùng
Sinh viên thực hiện : D ơng 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 ch a đ ợc 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 t ợng 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 ch ơng 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 đ ợc đ a ra bởi Ross và
Fontana
1978 Ross và một số ng ời 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 đ ờng (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 th ơng mại hoá

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

Các vấn đề nhiễu vẫn còn đang đ ợc
kiểm tra

Ch a nhận đ ợc 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 ch ớng ngại vật/xung đột
-Xác định độ cao chính xác
-Phát hiện sự xâm phạm (nhìn xuyên t ờng)

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 ph ơng pháp điều chế trong UWB

L ạ chọn ph ơng 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 đ ợc nghiên cứu
Lựa chọn xung Gaussian do có thể tạo ra đơn giản trong khi vẫn có thể đáp ứng đ
ợc yêu cầu về phổ
Xung Raised cosin và phổ năng l ợng Xung đơn chu kỳ Gaussian và phổ năng l ợng
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 đ ợc 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 t ợng sử dụng có một vị trí t ơng ứng trong khung
có độ rộng Tf với mã PN mà nó đ ợc cấp phát
Tạo đ ợc 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 đ ợc
-Sử dụng UWB
đa băng
Kết luận

Đồ án đã làm rõ đ ợc 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 đ ợc u điểm của
bộ thu sử dụng máy thu Rake
- Phân tích nhiễu

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

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