Đồ Án Công nghệ truyền thông ultra wideband

Lời nói đầu
Ngày nay, công nghệ truyền thông vô tuyến đang phát triển với tốc độ rất nhanh trên toàn thế giới, và các lĩnh vực của nó cũng đang thay đổi mạnh mẽ do sự xuất hiện của các chuẩn mới từ sự phát triển nhanh chóng về các dịch vụ thông tin của Internet, như là: các ứng dụng đa phương tiện bao gồm: MP3, truyền dữ liệu băng thông rộng trong một số dịch vụ video đặc biệt. Một vài hệ thống vô tuyến đã tồn tại hoặc đang còn được phát triển (3G và WLAN) được thiết kế để hỗ trợ loại dịch vụ đa phương tiện này và truyền dẫn video chất lượng thấp. Nhu cầu truyền thông dữ liệu với tốc độ bít lớn hơn qua mạng vô tuyến đã xuất hiện, nó xuất phát từ việc sử dụng thiết bị điện tử trong nhà và ngoại vi máy tính sao cho tiện lợi nhất. Các công nghệ vô tuyến như Bluetooth, hồng ngoại, , chưa đáp ứng được yêu cầu về tốc độ truyền dữ liệu của các ứng dụng video với tốc độ lớn. Công nghệ truyền thông UWB ra đời nhằm thoả mãn các yêu cầu về truyền dẫn dữ liệu với tốc độ lớn, do đó nó có thể tạo ra một bước đột biến trong lĩnh vực truyền thông với khoảng cách nhỏ bởi một loạt các ứng dụng thú vị đã được đề xuất. Ngoài ra, một lý do quan trọng làm xuất hiện công nghệ UWB là yêu cầu hoạt động với độ chính xác cao của các radar trong quân sự. Các xung UWB có những tính năng đặc biệt tốt cho những ứng dụng radar này. Xuất phát từ tính hấp dẫn này mà em quyết định chọn công nghệ UWB làm đối tượng nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp đại học của mình. Nhưng do sự hạn chế về thời gian, nên trọng tâm của đề tài là nghiên cứu khía cạnh ứng dụng công nghệ UWB trong lĩnh vực truyền thông, do vậy đồ án tốt nghiệp mà em chọn là:
“công nghệ truyền thông ultra wideband”
Nội dung của đề tài tập chung vào các vấn đề cơ bản được phân ra thành từng chương với những nội dung chính như sau:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB.
Chương 2: Phân tích tín hiệu UWB
Chương 3: Bộ thu phát tín hiệu UWB. Trong đó tập chung chính vào vấn đề bộ thu tín hiệu UWB.
Chương 4: So sánh UWB với các công nghệ truyền thông vô tuyến băng rộng khác.
Chương 5: Phân tích nhiễu.
Chương 6: Kết luận.
Chương 7: Phụ lục.
Đồ án đã làm rõ được các vấn đề cơ bản liên quan đến công nghệ truyền thông này




Mục lục
Thuật ngữ viết tắt i
Lời nói đầu 1
Chương 1. Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB 3
1.1 Tổng quan về các hệ thống truyền thông vô tuyến 3
1.1.1 3G và WLAN 3
1.1.2 Hỗ trợ tốc độ truyền dẫn cao hơn-UWB 4
1.2 Lịch sử của UWB 5
1.3 Ưu điểm của hệ thống UWB 7
1.3.1 Tiềm năng cho một tốc độ bit dữ liệu cao 7
1.3.2 Xác suất bị ngăn chặn thấp 7
1.3.3 Khả năng chống đa đường 8
1.3.4 Độ phức tạp của bộ thu. 8
1.3.5 Mật độ phổ công suất phát cực thấp 8
1.4 Thách thức đối với UWB 11
1.5 Chuẩn hoá 12
1.6 Các ứng dụng của UWB 14
1.6.1 Truyền thông và cảm biến 15
1.6.1.1 Tốc độ dữ liệu thấp 15
1.6.1.1.1 Kết nối vô tuyến ngoại vi PC 17
1.6.1.1.2 Kết nối đa phương tiện vô tuyến cho các thiết bị CE 18
1.6.1.1.3 Thay thế cáp và truy nhập mạng đối với các thiết bị máy tính di động 19
1.6.1.1.4 Các kết nối ad-hoc giữa các thiết bị sử dụng UWB 20
1.6.1.1.5 Mạng cảm biến 20
1.6.1.2 Tốc độ dữ liệu cao 22
1.6.2 Định vị và bám 23
1.6.2.1 Định vị 23
1.6.2.2 Bám 24
1.6.3 Radar 24
Chương 2. Phân tích tín hiệu UWB 27
2.1 Định nghĩa tín hiệu UWB 27
2.2 Các dạng xung đơn chu kỳ 27
2.2.1 Xung đơn chu kỳ Gaussian 27
2.2.2 Xung Raised Cosin 28
2.2.3 Lựa chọn dạng xung 29
2.3 Dãy xung và chuỗi giả tạp âm 30
2.4 Các phương pháp điều chế trong UWB 32
2.4.1 Điều chế vị trí xung 33
2.4.2 Điều pha hai mức BPM (hay điều chế đối cực- Antipodal Modulation) 35
2.4.3 Các phương pháp điều chế khác 37
2.4.3.1 Điều chế xung trực giao 37
2.4.3.2 Điều chế biên độ xung 39
2.4.3.3 On-Off keying 39
2.4.4 Tổng kết về các phương pháp điều chế 40
2.4 Phân tích công suất 43
2.5 Phân tích môi trường truyền dẫn và các ảnh hưởng của nó lên tín hiệu UWB 43
2.5.1 ảnh hưởng của đa đường 43
2.5.2 Các ảnh hưởng có liên quan đến chuyển động giữa Tx và Rx 44
2.5.3 Khoá lại đường khả dụng nhất 44
2.6 Một số kỹ thuật đa truy nhập 45
2.6.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số trong UWB 45
2.6.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 45
2.6.3 Đa truy nhập phân chia theo mã 45
2.6.3.1 Time-Hopping 46
2.6.3.2 Chuỗi trực tiếp 47
Chương 3. Bộ thu phát UWB 48
3.1 Kiến trúc tổng quan của bộ thu phát UWB 48
3.2 Kiến trúc bộ thu UWB 49
3.2.1 Bộ thu tương quan (Bộ lọc thích ứng) 49
3.2.2 Máy thu Rake 50
3.2.3 Các hệ số độ lợi xử lý 52
3.2.4 Thảo luận 53
3.2.4.1 Số lượng Rake finger 53
3.2.4.2 Một vài vấn đề xung quanh thiết kế mạch số và tương tự 53
Chương 4. So sánh UWB với các hệ thống truyền thông băng rộng khác 56
4.1 CDMA 56
4.2 So sánh UWB với DSSS và FHSS 57
4.3 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 61
4.3.1 Một số đặc điểm nổi bật của OFDM 61
4.3.2 Các trường hợp ứng dụng của OFDM 61
4.3.2.1 DSL 61
4.3.2.2 WLAN 62
4.3.2.3 Truyền hình và truyền thanh số 62
4.3.2.4 UWB 62
Chương 5. Phân tích nhiễu 63
5.1 Nhiễu liên quan đến mạng WLAN 63
5.1.1 Nhìn lại tín hiệu WLAN 802.11a 63
5.1.2 Phân tích hiệu năng hệ thống UWB với sự có mặt của nhiễu 802.11a 64
5.1.3 Giải pháp cho vấn đề nhiễu 64
5.1.4 ảnh hưởng của UWB lên WLAN 65
5.2 Bluetooth 67
5.3 GPS 68
5.4 Các hệ thống tổ ong 68
Chương 6. Kết luận 70
Chương 7. phụ lục 71
7.1 Phụ lục A 71
7.2 Phụ lục B 72
7.3 Phục lục C 73
Tài liệu tham khảo 74