Luận Văn Ứng dụng xử lí tín hiệu cho

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH iii
DANH MỤC BẢNG iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG UWB 3
1.1 Giới thiệu về hệ thống UWB 3
1.1.1 lịch sử phát triển của UWB 4
1.1.2 Các ưu điểm của UWB 5
1.1.3 Những thách thức của UWB 5
1.1.4 Vai trò của xử lí tín hiệu 6
1.2 Các thuộc tính của hệ thống và tín hiệu UWB 6
1.2.1 Mặt nạ phổ công suất 6
1.2.1 Mẫu xung 7
1.2.2 Chuỗi xung 10
1.2.3 Đa đường 11
1.2.4 Các đặc điểm khác 14
1.3 Các lĩnh vực ứng dụng của UWB 16
1.4 Tổng kết 18
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH KÊNH VÔ TUYẾN TRONG UWB 20
2.1 Mở đầu 20
2.2 Mô hình kênh 24
2.2.1 Mô hình kênh phạm vi lớn 24
2.2.2 Mô hình kênh phạm vi nhỏ 26
2.2.3 Sử dụng mô hình 26
2.3 Tổng kết 27
CHƯƠNG 3: TRUYỀN THÔNG UWB 28
3.1 Các phương pháp điều chế trong truyền thông UWB 28
3.1.1 Điều chế vị trí xung (PPM) 30
3.1.2 Điều chế pha hai trạng thái (BPSK) 32
3.1.3 Điều chế dạng xung (PSM) 33
3.1.4 Điều chế biên độ xung 34
3.1.5 Khoá bật- tắt 35
3.1.6 Mẫu tín hiệu 35
3.1.6.1 Mẫu tín hiệu trải phổ nhảy thời gian 36
3.1.6.2 Trải phổ chuỗi trực tiếp 38
3.1.7 Tổng kết về các phương pháp điều chế 39
3.2 Bộ phát 42
3.3 Các kĩ thuật đa truy nhập áp dụng trong UWB 43
3.3.1 Nhảy thời gian (TH) 44
3.3.2 Trải phổ trực tiếp (DS) 46
3.3.3 Phổ của tín hiệu UWB 47
3.4 Bộ thu 49
3.4.1 Khái niệm cơ bản 49
3.4.2 Các máy thu cải tiến 51
3.4.2.1 Máy thu Rake 51
3.4.2.2 Bộ thu giải tương quan 53
3.5 Tổng kết 54
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VỀ HỆ THỐNG UWB 55
4.1 Dung lượng của các hệ thống UWB 55
4.2 So sánh với các hệ thống truyền thông băng rộng 58
4.3 Ảnh hưởng nhiễu qua lại giữa hệ thống truyền thông UWB và các hệ thống truyền thông khác 62
4.3.1 Các mạng nội hạt không dây (WLAN) 63
4.3.2 Bluetooth 65
4.3.3 GPS 65
4.3.4 Các hệ thống thông tin tế bào 65
4.3.5 Kết luận 66
4.4 Các trường hợp ứng dụng UWB 66
4.4.1 Hoạt động ở khoảng cách rmax<1m 67
4.4.2 Hoạt động ở khoảng cách rmax<10 m 69
4.4.3 Hoạt động ở khoảng cách từ trung bình đến lớn với rmax<10-1000 m 70
4.4.4 Kết luận 71
4.5 Tổng kết 72
Kết luận 70
Tài liệu tham khảo 72
Phụ lục 73




LỜI NÓI ĐẦU

So với các lĩnh vực truyền thông khác, thông tin vô tuyến có sự tăng trưởng nhanh chóng. Xu hướng hiện nay là sử dụng các thiết bị di động để truy cập các dịch vụ Internet tốc độ cao. Một trong những hướng đi của vấn đề này là sử dụng công nghệ UWB. Công nghệ này cho phép các kết nối vô tuyến có tốc độ cao hơn hẳn so với các kết nối vô tuyến khác. Đây là một công nghệ mới không chỉ mới ở Việt Nam mà còn là một công nghệ mới mẻ trên thế giới và là một công nghệ có nhiều tiềm năng ứng dụng cao.
Vấn đề xử lí tín hiệu có một vai trò hết sức quan trọng trong các hệ thống vô tuyến nào. Cũng như bất kì một hệ thống truyền thông nào khác, vấn đề xử lí tín hiệu trong truyền thông UWB là một trong những vấn đề quyết định đến sự thành công của hệ thống, qua đó có thể xem xét đẩy hiệu năng của hệ thống lên các giới hạn có thể. Được sử hướng dẫn của ThS.Nguyễn Phi Hùng và Ks.Bùi Văn Phú em mạnh dạn đi vào tìm hiểu công nghệ này. Trong nội dung đồ án này em sẽ nghiên cứu tổng quan về hệ thống truyền thông UWB và đánh giá hệ thống dưới quan điểm xử lí tín hiệu.
Về nội dung đồ án được chia thành 4 chương:
Chương 1 Tổng quan về hệ truyền thông UWB: giới thiệu tổng quan về hệ thống UWB, các đặc tính cơ bản của tín hiệu và hệ thống UWB từ đó cho thấy tiềm năng ứng dụng của UWB là rất lớn. Các đặc điểm đặc biệt quan tâm của hệ thống UWB là các quy định về phổ tần của FCC đưa ra. Lợi thế về băng thông, khả năng chống đa đường của tín hiệu UWB làm tín hiệu UWB trở lên rất hấp dẫn đối với lĩnh vực viễn thông. Ngoài ra các đặc tính khác của tín hiệu UWB như khả năng đâm xuyên, định vị làm lĩnh vực ứng dụng của nó trở nên rất rộng và linh hoạt.
Chương 2 Mô hình kênh cho UWB: trình bày một mô hình kênh vô tuyến trong nhà áp dụng cho truyền thông UWB.
Chương 3 Truyền thông UWB: trình bày các thành phần quan trọng hệ thống truyền thông, nhấn mạnh vào cách khía cạnh quan trọng của hệ thống như điều chế, đa truy nhập và sử dụng máy thu Rake để thu tín hiệu.
Chương 4 Đánh giá một số khía cạnh của hệ thống truyền thông UWB: xem xét các vấn đề quan trọng có ý nghĩa quyết định đến sự thành công của hệ thống truyền thông UWB như dung lượng; ảnh hưởng nhiễu qua lại với các hệ thống truyền thông vô tuyến khác; so sánh hiệu năng với một số hệ thống truyền thông băng rộng hiện tại; và các trường hợp ứng dụng cụ thể của nó.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của ThS. Nguyễn Phi Hùng và Ks. Bùi Văn Phú và các thầy cô trong bộ môn Vô tuyến-Học viện công nghệ Bưư chính viễn thông và phòng Nghiên cứu Kĩ thuật Thông tin Vô tuyến-Viện Khoa học Kĩ thuật Bưu điện đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này.