Đề tài Công nghệ truyền thông UWB

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGKHOA 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 QuýLớp : D2001VT Đề tài:Lời nói đầuCông 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 ánPhần I : Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB Phần II : Phân tích tín hiệu UWBPhần III : Bộ thu phát UWBPhần IV : Phân tích nhiễuPhần V : Kết luậnTổng quan về công nghệ truyền thông UWB Giới thiệu về UWB Lịch sử phát triển công nghệ UWBCác ưu điểm của UWB Thách thức đối với UWBChuẩn hoáCác ứng dụng của UWBGiới thiệu về UWB Định nghĩa tín hiệu UWB -Độ rộng băng lớn hơn 500 MHz - không nhỏ hơn 0.2Các 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 mangLịch sử phát triển công nghệ UWB2002 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 tiên1990 Đánh giá công nghệ UWB 1986 Hệ thống truyền thông UWB dựa trên xung ngắn được đưa ra bởi Ross và Fontana1978 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 SperryCuối 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 caoGiá thành thấp-kiến trúc gần như hoàn toàn số Thiết bị UWB có thể sử dụng tần số linh hoạtKhông gây nhiễu tới các hệ thống khácKhả 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 hoáCác hệ thống UWB phải đảm bảo cùng tồn tại được với các hệ thống vô tuyến cũCác vấn đề nhiễu vẫn còn đang được kiểm traChưa nhận được sự thống nhất giữa các tổ chức chuẩn hoáGiới hạn mật độ phổ công suất do FCC quy định thấpTạo đồng hồ và đồng bộ phức tạpChuẩn hoáIEEEĐang 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 ITUNhóm ITU-R Task Group 1/8: nghiên cứu các tiêu chuẩn, khuyến nghị cho công nghệ UWB DS-CDMAMB-OFDMCác 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 biếnRadar-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 nhỏTruyền dữ liệu trong WPANKết nối ngoại vi PCKết nối ad-hocKết nối các thiết bị điện tửKết hợp WLAN, WUSB với UWB Phân tích tín hiệu UWBCác dạng xung sử dụng trong UWBDãy xung và chuỗi giả tạp âmCác phương pháp điều chế trong UWBLưạ chọn phương pháp điều chếĐa 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 FCCXung Gaussian và Raised Cosin được nghiên cứuLựa chọn xung Gaussian do có thể tạo ra đơn giản trong khi vẫn có thể đáp ứng được yêu cầu về phổXung Raised cosin và phổ năng lượngXung đơn chu kỳ Gaussian và phổ năng lượngDãy xung và chuỗi giả tạp âmXung tuần hoàn và phổ của nó Xung có vị trí ngẫu nhiên và phổ của nó Các phương pháp điều chế trong UWBĐiều 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 giaoLựa chọn PPMPhổ tín hiệu đẹpPhilip đã triển khai được bộ định thời chính xác caoTime Domain Inc đã chế tạo thành công một số chipset truyền thông UWB dựa trên kỹ thuật điều chế nàyĐa truy nhập trong UWBĐa truy nhập phân chia theo tần số trong UWB Đa truy nhập phân chia theo thời gianĐa truy nhập phân chia theo mã-Nhảy tần -Nhảy thời gian -Chuỗi trực tiếpNhảy 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 hơnBộ thu phát UWBKiến trúc tổng quan hệ thống UWB Phân tích bộ thu sử dụng máy thu RakeKiến trúc tổng quan củabộ thu phát UWB Phân tích bộ thu UWB sử dụng máy thu RakeKhông tạp âmCó tạp âmSơ đồ để thu 5 đường khả dụng nhất Phân tích nhiễuBăng tần hoạt động của các hệ thống vô tuyếnGiải 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 băngKết luậnĐồ 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 nhiễuNhững 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!