slide thuyết trình Luận văn tốt nghiệp Công nghệ truyền thông UWB (HV Công nghệ Bưu chính viễn thông)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG UWB
Giáo viên hướng dẫn : Ths. Nguyễn Phi Hùng
Sinh viên thực hiện : Dương Ngô Quý
Lớp : D2001VT
Đề tài:
Lời nói đầu

Công nghệ truyền thông vô tuyến trên thế giới đang có những
bước 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 chưa
được 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
được 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 tượng 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.
Nội dung đồ án

Phần I : Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB


Phần II : Phân tích tín hiệu UWB

Phần III : Bộ thu phát UWB

Phần IV : Phân tích nhiễu

Phần V : Kết luận
Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB

Giới thiệu về UWB

Lịch sử phát triển công nghệ UWB

Các ưu điểm của UWB

Thách thức đối với UWB

Chuẩn hoá

Các ứng dụng của 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
η
η

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 chương 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 được đưa ra bởi Ross
và Fontana
1978 Ross và một số người 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 ưu điểm của UWB

Tốc độ bit dữ liệu cao

(a)

Tính bảo mật cao

Giá thành thấp-kiến
trúc gần như 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 đường (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 thương mại hoá

Các hệ thống UWB phải đảm bảo
cùng tồn tại được với các hệ thống
vô tuyến cũ

Các vấn đề nhiễu vẫn còn đang
được kiểm tra


Chưa nhận được 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 chướng ngại vật/xung đột
-Xác định độ cao chính xác

-Phát hiện sự xâm phạm (nhìn xuyên tường)

Định vị chính xác
-Bám theo tài sản
-Định vị với khoảng cách nhỏ
Truyền dữ liệu trong WPAN
Kết nối ngoại vi PC
Kết nối ad-hoc
Kết nối các thiết bị điện
tử
Kết hợp WLAN, WUSB với UWB
Phân tích tín hiệu UWB

Các dạng xung sử dụng trong UWB

Dãy xung và chuỗi giả tạp âm

Các phương pháp điều chế trong UWB

Lưạ chọn phương 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 được nghiên cứu
Lựa chọn xung Gaussian do có thể tạo ra đơn giản trong khi vẫn có thể đáp ứng
được yêu cầu về phổ
Xung Raised cosin và phổ năng lượng Xung đơn chu kỳ Gaussian và phổ năng lượng
Dãy xung và chuỗi giả tạp âm

Xung tuần hoàn và phổ của nó
Xung có vị trí ngẫu nhiên và phổ của nó
Các phương pháp điều chế trong UWB

Điều chế biên độ xung (PAM)

Điều chế On-Off Keying (OOK)

Điều chế vị trí xung (PPM)

Điều chế khoá chuyển pha cơ hai
(BPSK hay AP)

Điều chế xung trực giao
Lựa chọn PPM

Phổ tín hiệu đẹp

Philip đã triển khai được 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 tượng sử dụng có một vị trí tương ứng trong
khung có độ rộng Tf với mã PN mà nó được cấp phát
Tạo được vị trí ngẫu nhiên của các xung UWB trong chuỗi xung do
đó phổ tín hiệu phẳng hơn
Bộ thu phát UWB

Kiến trúc tổng quan hệ thống UWB

Phân tích bộ thu sử dụng máy thu Rake
Kiến trúc tổng quan củabộ thu phát UWB
Phân tích bộ thu UWB sử dụng máy thu Rake
Không tạp âm
Có tạp âm
Sơ đồ để thu 5 đường khả dụng nhất
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 được
-Sử dụng UWB

đa băng
Kết luận

Đồ án đã làm rõ được 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 được ưu điểm
của bộ thu sử dụng máy thu Rake
- Phân tích nhiễu

Những tồn tại: Chưa đi sâu phân tích được phần bộ thu UWB, sử dụng tài
liệu của một số hãng nên có thể có những nhận xét không khách quan.

Hướng phát triển: Nghiên cứu các loại bộ thu cho truyền thông UWB
Em Xin chân thành cảm ơn!