Häc viƯn c«ng nghƯ bu chÝnh viƠn th«ng khoa viƠn thông I đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: Công nghệ truyền thông UWB Giáo viên hớng dẫn : Ths Nguyễn Phi Hùng Sinh viên thực : Dơng Ngô Quý Lớp : D2001VT Lời nói đầu Công nghệ truyền thông vô tuyến giới có bớc phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu truyền số liệu ngày tăng Tuy nhiên, khoảng cách yêu cầu tốc độ liệu cần truyền với khả đáp ứng công nghệ cha đợc giải Mặt khác, tần số tài nguyên vô tuyến quan trọng mà dần bị cạn kiệt Công nghệ truyền thông UWB đời tăng đợc tốc độ truyền số liệu mà quan trọng có khả tái sử dụng tần số Xuất phát từ tính hấp dẫn công nghệ mà em định chọn UWB làm đối tợng nghiên cứu đồ án tốt nghiệp Mục đích đồ án tìm hiểu vấn đề liên quan đến công nghệ Nội dung đồ án Phần I : Tổng quan công nghệ truyền thông UWB Phần II : Phân tích tín hiệu UWB Phần III : Bộ thu phát UWB Phần IV : Phân tÝch nhiƠu PhÇn V : KÕt ln Tỉng quan vỊ công nghệ truyền thông UWB Giới thiệu UWB Lịch sử phát triển công nghệ UWB Các u điểm UWB Thách thức UWB Chuẩn hoá Các ứng dụng UWB Giới thiệu UWB Định nghĩa tín hiệu UWB -Độ rộng băng lớn 500 MHz fH − fL η=2 fH + fL - η kh«ng nhá 0.2 UWB Sử dụng xung có độ rộng hẹp cỡ ns, mức công suất phát thấp (-41.25 dBm theo FCC), khoảng cách truyền dẫn nhỏ (cell cỡ từ 3-10 m), không dùng sóng mang Các tên gọi khác: Carrier-free, Baseband, Impusle Lịch sử phát triển công nghệ UWB 2002 Báo cáo quy định cđa FCC vỊ chÊp thn c¸c hƯ thèng UWB 1998 Thông tin quy định FCC hệ thống UWB 1994 Các chơng trình truyền thông UWB không phân loại 1990 Đánh giá công nghệ UWB 1986 Hệ thống truyền thông UWB dựa xung ngắn đợc đa Ross Fontana 1978 Ross số ngời khác lần trình bầy hệ thống truyền thông UWB 1965 Ross phát triển công nghệ UWB trung tâm nghiên cứu Sperry Cuối 1950 xuất nhu cầu phân tích đáp ứng xung sóng vi ba ( phòng thí nghiệm Lincoln, Sperry, ) Các u điểm UWB (b) (c) Tốc độ bit liệu cao (a) Tính bảo mật cao Giá thành thấp-kiến trúc gần nh hoàn toàn số Thiết bị UWB sử dụng tần số linh hoạt (a) So sánh UWB với chuẩn vô tuyến, cố định khác tốc độ bit Không gây nhiễu tới hệ thống khác Khả chống tận dụng ®a ®êng (b) (a) Th¸ch thøc ®èi víi UWB trình thơng mại hoá Các hệ thống UWB phải đảm bảo tồn đợc với hệ thống vô tuyến cũ Các vấn đề nhiễu đợc kiểm tra Cha nhận đợc thống tổ chức chuẩn hoá Giới hạn mật độ phổ công suất FCC quy định thấp Tạo đồng hồ đồng phức tạp Chuẩn hoá IEEE Đang tiếp tục thảo luận nhằm tìm chuẩn lớp vật lý cho UWB Nhóm phụ trách WPAN IEEE 802.15.3a tranh luận tính khả thi DS-CDMA MB-OFDM ETSI -Hai nhóm CEPT SE24 ETSI TG31a nghiên cøu vỊ UWB ITU Nhãm ITU-R Task Group 1/8: nghiªn cứu tiêu chuẩn, khuyến nghị cho công nghệ UWB MB-OFDM DS-CDMA Các ứng dụng UWB Truyền thông cảm biến -Phân phối liệu, video, âm thông qua kÕt nèi v« tun, chđ u dïng cho WPAN -Nhận dạng thẻ điện tử -Mạng cảm biến Radar -Tránh chớng ngại vật/xung đột -Xác định độ cao xác -Phát xâm phạm (nhìn xuyên tờng) Định vị xác -Bám theo tài sản -Định vị với khoảng cách nhỏ Truyền liệu WPAN Kết nối ngoại vi PC Kết nối ad-hoc Kết nối thiết bị điện tử Kết hợp WLAN, WUSB với UWB Phân tích tín hiệu UWB Các dạng xung sử dụng UWB DÃy xung chuỗi giả tạp âm Các phơng pháp điều chế UWB Lạ chọn phơng pháp điều chế Đa truy nhập 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 FCC Xung Gaussian Raised Cosin đợc nghiên cøu Lùa chän xung Gaussian cã thĨ t¹o đơn giản đáp ứng đ ợc yêu cầu phổ Xung Raised cosin phổ lợng Xung đơn chu kỳ Gaussian phổ lợng DÃy xung chuỗi giả tạp âm Xung tuần hoàn phổ Xung có vị trí ngẫu nhiên phổ Các phơng pháp điều chế UWB Điều chế biên độ xung (PAM) Điều chế On-Off Keying (OOK) Điều chế vị trí xung (PPM) Điều chế khoá chuyển pha hai (BPSK hay AP) Điều chÕ xung trùc giao Lùa chän PPM Phỉ tÝn hiƯu đẹp Philip đà triển khai đợc định thời xác cao Time Domain Inc đà chế tạo thành công số chipset truyền thông UWB dựa kỹ thuật điều chế Đa truy nhập UWB Đa truy nhập phân chia theo tần số UWB Đa truy nhập phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo mà -Nhảy tần -Nhảy thời gian -Chuỗi trực tiếp Nhảy thời gian Mỗi xung đối tợng sử dụng có vị trí tơng ứng khung có độ rộng Tf với mà PN mà đợc cấp phát Tạo đợc vị trí ngẫu nhiên xung UWB chuỗi xung phổ tín hiệu phẳng Bộ thu phát UWB Kiến trúc tổng quan hệ thống UWB Phân tích thu sử dụng máy thu Rake KiÕn tróc tỉng quan cđabé thu ph¸t UWB Phân tích thu UWB sử dụng máy thu Rake Sơ đồ để thu đờng khả dụng Không tạp âm Có tạp âm Phân tích nhiễu Băng tần hoạt động hệ thống vô tuyến Giải pháp -Sử dụng 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 đà làm rõ đợc vấn đề sau: - Tổng quan công nghệ truyền thông UWB - Phân tích tín hiệu UWB - Bé thu ph¸t UWB: kiÕn tróc tỉng quan làm rõ đợc u điểm thu sử dụng máy thu Rake - Phân tích nhiễu Những tồn tại: Cha sâu phân tích đợc phần thu UWB, sử dụng tài liệu số hÃng nên có nhận xét không khách quan Hớng phát triển: Nghiên cứu loại thu cho truyền thông UWB Em Xin chân thành cảm ơn! ... mà em định chọn UWB làm đối tợng nghiên cứu đồ án tốt nghiệp Mục đích đồ án tìm hiểu vấn đề liên quan đến công nghệ Nội dung đồ án Phần I : Tổng quan công nghệ truyền thông UWB Phần II : Phân... thuận hệ thống UWB 1998 Thông tin quy định FCC hệ thống UWB 1994 Các chơng trình truyền thông UWB không phân loại 1990 Đánh giá công nghệ UWB 1986 Hệ thống truyền thông UWB dựa xung ngắn đợc đa... hiệu UWB Phần III : Bộ thu phát UWB Phần IV : Phân tích nhiễu Phần V : KÕt ln Tỉng quan vỊ c«ng nghƯ trun th«ng UWB Giới thiệu UWB Lịch sử phát triển công nghệ UWB Các u điểm UWB Thách thức UWB