Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu về bộ xử lý băng gốc UWB theo chuẩn IEEE802.15.4a

Được thừa nhận vào năm 2002 bởi Ủy ban truyền thông liên bang Hoa Kỳ (Federal Communications Commission: FCC), công nghệ băng thông siêu rộng (Ultra Wideband : UWB) đã và đang trở thành một công nghệ đầy hứa hẹn cho truyền thông vô tuyến. Quá trình thu, phát trong công nghệ UWB sử dụng trực tiếp các xung cực ngắn (cỡ ns) mà không cần điều chế do đó băng thông mà nó đạt được rất lớn (cỡ GHz). Điều này cho phép công nghệ UWB đáp ứng được với các dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng của hệ thống vô tuyến như video hay đa phương tiện. Mặt khác, công suất phát cực nhỏ, cấu trúc bộ thu phát đơn giản làm cho công nghệ UWB đặc biệt thích hợp cho các mạng vô tuyến phạm vi hẹp và di động như mạng vô tuyến phạm vi cá nhân (Wireless Personal Area Network : WPAN), mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network : WSN), các ứng dụng định vị, radar trong nhà đòi hỏi độ chính xác cao và phạm vi hẹpVề cơ bản, UWB được phát triển để phục vụ cho truyền thông giữa các thiết bị trong gia đình của người sử dụng. Tương lai các mạng không giây giữa các thiết bị trong gia đình sẽ là UWB với khả năng chia sẻ ảnh số, âm nhạc, video, dữ liệu, và tiếng nói...Ví dụ: bạn có thể xem video trên PC hoặc các thiết bị điện tử khác như máy quay video, máy phát DVD, HDTV (highdefinition television) qua kết nối không dây UWB

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận văn này là do tôi tự nghiên cứu

và thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Đặng Quang Hiếu

Học viên

Trần Quang Tồn

Mục Lục

DANH SÁCH HÌNH VẼ

DANH SÁCH BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ADC Analog to Digital Converter

BPF Band-Pass Filter

BPM-BPSK Burst Position Modulation - Binary Phase-Shift Keying

CM Channel Model

CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor

DARPA Defense Advanced Research Projects Agency

DSP Digital Signal Processor

ETSI European Telecommunications Standards InstituteFCC Federal Communications Commission

FET Field-Effect Transistor

FPGA Field Programmable Gate Arrays

GPS Global Positioning System

HDL Hardware Description Language

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

LPF Low-Pass Filter

PDP Power Delay Profile

PHR Physical-layer HeadeR

PSDU PHY Service Data Unit

SFD Start of Frame Delimiter

SHR Synchronization HeadeR

SYNC SYN Chronization preamble

VLSI Very-Large-Scale Integration

WPAN Wireless Personal Area Network

UWB Ultra-WideBand

LỜI NÓI ĐẦU

Được thừa nhận vào năm 2002 bởi Ủy ban truyền thông liên bang Hoa Kỳ (Federal Communications Commission: FCC), công nghệ băng thông siêu rộng (Ultra Wideband : UWB) đã và đang trở thành một công nghệ đầy hứa hẹn cho truyền thông vô tuyến Quá trình thu, phát trong công nghệ UWB sử dụng trực tiếp các xung cực ngắn (cỡ ns) mà không cần điều chế do đó băng thông mà nó đạt được rất lớn (cỡ GHz) Điều này cho phép công nghệ UWB đáp ứng được với các dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng của hệ thống vô tuyến như video hay đa phương tiện Mặt khác, công suất phát cực nhỏ, cấu trúc bộ thu phát đơn giản làm cho công nghệ UWB đặc biệt thích hợp cho các mạng

vô tuyến phạm vi hẹp và di động như mạng vô tuyến phạm vi cá nhân (Wireless Personal Area Network : WPAN), mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network : WSN), các ứng dụng định vị, radar trong nhà đòi hỏi độ chính xác cao và phạm vi hẹp

Về cơ bản, UWB được phát triển để phục vụ cho truyền thông giữa các thiết

bị trong gia đình của người sử dụng Tương lai các mạng không giây giữa các thiết

bị trong gia đình sẽ là UWB với khả năng chia sẻ ảnh số, âm nhạc, video, dữ liệu,

và tiếng nói Ví dụ: bạn có thể xem video trên PC hoặc các thiết bị điện tử khác như máy quay video, máy phát DVD, HD-TV (high-definition television) qua kết nối không dây UWB

UWB với bước sóng ngắn rất thích hợp cho các mạng gia đình WPAN (wireless personal area networks) Đây được coi là công nghệ có giá rẻ, tiết kiệm năng lượng, băng thông lớn Hiện tại, UWB cho phép các thiết bị "nói chuyện" với nhau trong phạm vi là 10m

Khi UWB nhập cuộc, giống như các công nghệ chủ đạo khác UWB nhắm mục tiêu vào những người sử dụng gia đình Nhưng không giống như Bluetooth, UWB có thể kết nối các thiết bị giải trí trong gia đình lại với nhau một cách hoàn hảo và có tốc độ kết nối cao

Đằng sau máy tính của bạn có rất nhiều dây dẫn đủ loại nào nào là dây nối

chuột, bàn phím, màn hình, kết nối USB Chúng thật phiền phức và vướng víu! Các nhà cung cấp tin rằng: Một ngày nào đó, UWB sẽ thay thế toàn bộ dây dẫn đằng sau chiếc PC của bạn.

Không những thế, UWB sẽ tiến tới truyền các tập tin lớn giữa các PC và các thiết bị di động như các máy phát nhạc MP3 và máy ảnh số.Hiện tại, UWB có thể truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 252 Mbps Và trong tương lai, khả năng có thể lên tới 480 Mbps trong khoảng cách không quá xa Do đó, ý tưởng truyền các tập tin lớn là hoàn toàn có khả năng

Tuy nhiên ngoài những lợi thế đặc biệt của mình, kỹ thuật UWB cũng gặp phải không ít khó khăn về mặt kỹ thuật nếu muốn đưa vào sử dụng rộng rãi trong thực tế Việc sử dụng các xung có độ rộng rất hẹp trong miền thời gian (cỡ ns) để truyền tín hiệu không chỉ đòi hỏi máy thu cần sử dụng bộ ADC tốc độ cao (GHz)

mà còn khiến cho vấn đề đồng bộ tín hiệu trở nên khó khăn, đặc biệt là muốn triển khai một hệ thống cho đa người dùng

Trong luận văn, tôi xin được trình bày " Nghiên cứu về bộ xử lý băng gốc UWB theo chuẩn IEEE802.15.4a" với trọng tâm chính là thuật toán đồng bộ tín hiệu cho máy thu UWB IEEE 802.15.4a với mục tiêu xác định chính xác vị trí của phần dữ liệu trong khung tín hiệu phục vụ cho quá trình giải mã

Nội dung luận văn chia thành 4 phần:

• Chương 1: Tổng quan về công nghệ truyền thông UWB

• Chương 2: Giới thiệu về chuẩn IEEE 802.15.4a

• Chương 3: Mô hình kênh UWB IEEE 802.15.4a

• Chương 4: Thuật toán trong máy thu IEEE 802.15.4a

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ

TRUYỀN THÔNG UWB

Ngày nay công nghệ truyền thông đã đạt được những thành tựu lớn Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã đem lại cho con người sử dụng nhiều dịch vụ mới đa dạng và phong phú, tốc độ dữ liệu ngày càng được đẩy lên và các ứng dụng trong truyền thông vô tuyến ngày càng quan trọng Tuy nhiên, khoảng cách giữa nhu cầu

về tốc dộ truyền dẫn và tốc độ dữ liệu có thể đáp ứng vẫn tồn tại Chúng ta cần các tuyến hơn 100 Mbps mới có thể đáp ứng truyền dẫn luồng dữ liệu MPEG-2, đó là yêu cầu mới cho mạng gia đình hay mạng khu vực cá nhân (PAN) Trong khi đó, các hệ thống đang tồn tại như 3G hay WLAN không thể đáp ứng được yêu cầu này

Do đó, một công nghệ mới đã xuất hiện – UWB Trong chương 1 của luận văn chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệm liên quan đến UWB, ứng dụng của UWB

1.1 Định nghĩa UWB

UWB viết tắt của từ Ultra Wide-Band để chỉ một kỹ thuật truyền thông sử dụng tín hiệu có bề rộng phổ tần rất lớn so với tín hiệu băng hẹp truyền thống Hai thông số chính định nghĩa cho một tín hiệu được gọi là UWB là tỉ lệ băng thông ( Bfrac ) trên 0.2 hoặc là độ rộng băng thông tuyệt đối của tín hiệu lớn hơn

500 MHz Độ rộng băng thông (B) là chênh lệch tần số cao nhất fH và tần số

2.5 GHz thì phải có Bfrac lớn hơn 0.2 mới được gọi là tín hiệu UWB.

Hình 1.:Bề rộng băng thông của tín hiệu UWB

Do có độ rộng băng tần cực lớn nên tín hiệu UWB là các xung rất hẹp (theo biến đổi Fourier, tín hiệu càng hẹp trong miền thời gian thì có phổ càng rộng trong miền tần số) Thông thường phía phát thường phát đi các xung có chu kỳ làm việc

rất ngắn (low duty cycle), nghĩa là độ rộng xung rất nhỏ so với chu kỳ xung, một hệ

thống truyền thông UWB như vậy được gọi là hệ thống truyền xung vô tuyến

(Impulse Radio UWB : IR-UWB) Do có công suất phát nhỏ, độ rộng băng tần lớn

nên tín hiệu UWB được coi gần như nhiễu trắng hơn nữa theo biến đổi Fourier, tín hiệu càng thoải trong miền thời gian thì phổ càng đứng trong miền tần số Do vậy xung Gaussian (hoặc đạo hàm của xung Gaussian) thường được chọn là xung phát trong các hệ thống UWB Thực tế, các xung đạo hàm bậc 3 hoặc bậc 5 của xung

Gaussian, độ rộng xung dưới 1ns thường được sử dụng trong các hệ thống UWB

Một dạng xung UWB và phổ của nó được cho như hình 1.2

Hình 1.:Tín hiệu UWB và dạng phổ của nó

Trong hệ thống IR-UWB một số xung hẹp dùng để truyền tải một symbol

thông tin, thông tin được mã hóa dựa vào vị trí hoặc cực tính của xung Mỗi xung

chiếm một khoảng thời gian trong một khung (frame) và vị trí của xung dựa vào mã nhảy thời gian (time-hoping : TH) Hình 1.3 là một ví dụ về truyền thông xung IR- UWB, 3 symbol thông tin được truyền đi, mỗi symbol được truyền tải bởi 2 xung, vị trí của xung được xác định bởi TH, TH của symbol đầu tiên là {2,1}, nghĩa là xung đầu tiên trong khung thứ nhất dịch đi 2 chu kỳ chirp (chirp interval) 2TC (giây), xung thứ hai trong khung thứ hai dịch đi TC (giây), TH của symbol thứ hai là {2,3}

và của symbol thứ ba là {1,0}

Hình 1.:Ví dụ tín hiệu UWB, truyền đi 3 symbol dựa vào vị trí (TH) và cực tính

của xung1.2 So sánh UWB với một số công nghệ không dây hiện tại

Trong phần này, So sánh UWB với hai công nghệ: Bluetooth bởi vì nó cùng với UWB đều thuộc lớp mạng cái nhân PAN và Wifi bởi vì nó là công nghệ không dây phổ biến nhất ngay nay.

Bluetooth là một công nghệ không dây cho mạng người dùng cái nhân (PAN)

Nó được dựa trên chuẩn IEEE 802.15 Bluetoothhoạt động tại tần số 2.4GHz Có ba lớptruyền trong Bluetooth: lớp ba là lớp truyền thấp nhấp 1mW (0dBm) với dải hoạt động 1m, trong khi lớp hai là lớp truyền thương mại 2.5mW (4dBm) với dải hoạt động 10m, cuối cùng lớp 1 là lớp truyền cao nhất 100mW (20dBm) với dải hoạt động 10m Tốc dộ dữ liệu tối đa 1Mb/s cho bluetooth v1.2 và 3 Mb/s cho bluetooth v2.0

Wifi là công nghệ không dây cho mạng địa phương (LAN) Nó dựa trên chuẩn IEEE 802.11a/b/g Wifi 802.11b/g hoạt động ở tần số 2.4GHz trong khi Wifi 802.11a hoạt động ở tần số 5GHz Wifi 802.1b sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) trong khi Wifi 802.11a/g sử dụng công nghệ OFDM Wifi truyền 100mW với khoảng hoạt động 100m Tốc độ dữ liệu tối đa 11Mb/s cho chuẩn Wifi 802.11b và 54Mb/s cho Wifi 802.11a/g Bảng 1.1 chỉ ra sự so sánh giữa UWB, Bluetooth và Wifi

Error: Reference source not foundchỉ ra so sánh mức độ tiêu thụ năng của 3 công nghệ Dữ liệu ở đây được so sánh với một sản phẩm chip cụ thể như BlueCore2, XS110, CX5311 Hình 1.chỉ ra tiêu thụ năng lượng mW cho mỗi trường hợp công nghệ Rõ ràng Bluetooth tiêu thụ năng lượng ít hơn so với UWB

và Wifi Dựa trên tốc độ bit, so sánh năng lượng tiêu thụ chuẩn hóa nghĩa là năng lượng trên một đơn vị dữ liệu được chỉ ra bởi Hình 1 Nhìn vào đó ta thấy UWB và Wifi có hiệu suất tiêu thụ năng lượng tốt.

Bảng 1 Bảng so sánh mức tiêu thụ năng lượng của UWB, Wifi, Bluetooth

Tóm lại ta thấy rằng, Bluetooth phù hợp cho các ứng dụng có tốc độ thấp với năng lượng pin giới hạn ( ví dụ như các thiết bị di động và các mạng cảm biến mà hoạt động bằng pin) Mặt khác, việc phải thực thi với các ứng dụng tốc độ cao ( như

hệ thống truyền video HD), UWB và Wifi là một giải pháp tốt bởi chúng có mức tiêu thụ năng lượng chuẩn hóa thấp

Hình 1 So sánh năng lượng tiêu thụ của chuẩn

Hình 1 So sánh mức tiêu thụ năng lượng chuẩn hóa

1.3 Một số quy định về băng tần

Vì UWB hoạt động trên dải tần số đồng thời với các hệ thống đã có sẵn (như

TV, GSM, UMTS, WLAN, GPS,…) nên để tránh can nhiễu và ảnh hưởng đến các

hệ thống đó UWB phải tuân theo các quy định chặt chẽ về công suất phát xạ Theo

FCC công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (Equivalent Isotropically Radiated

Power : EIRP) trong dải tần số 3.1-10.6GHz không được vượt quá -41.3dBm/MHz

và thậm chí công suất phát xạ còn nhỏ hơn nữa khi tần số nằm ngoài khoảng trên Các quy định về công suất phát xạ cho các ứng dụng cụ thể theo FCC được đưa ra như hình 1 6

Hình 1.: Các quy định của FCC về công suất phát xạ UWB

Bên cạnh Hoa Kỳ đi đầu trong việc đưa ra các quy định cụ thể về UWB, các quốc gia khác cũng nỗ lực đưa ra các quy định về UWB cho phù hợp với các điều

kiện cụ thể của mình Năm 2006 Bộ nội vụ và truyền thông Nhật Bản (Minstry of

Internal Affairs and Communicaiton: MIC) và năm 2007 Ủy ban điện tử truyền

thông Châu Âu (Electronic Communication Committee : ECC) đã đưa ra những quy

định về UWB (Hình 1.7) Những năm sau đó các quốc gia khác như Hàn Quốc, Singapore, Trung Quốc cũng xây dựng các quy định về UWB

Hình 1.:Quy định của Nhật Bản và Châu Âu về UWB 1.4 Lịch sử của UWB

Lý thuyết truyền thông hiện đại xuất phát từ những nỗ lực của những nhà nghiên cứu truyền thông, họ muốn hiểu công việc mình đang làm trong một điều kiện khái quát nhất Giới hạn của hệ thống truyền thông vô tuyến số phụ thuộc chủ yếu vào bốn quy luật cơ bản và các lý thuyết nền tảng, lần lượt tương ứng với: Maxwell và Hertz, Shannon, Moore, và Metcalfe Quy luật đầu tiên là quy luật tự nhiên, trong khi hai quy luật cuối cùng là quy luật hoạt động Thứ tự của chuỗi những quy luật theo đúng thời điểm khám phá và tầm quan trọng của chúng Khi

mà lĩnh vực truyền thông vô tuyến đã trưởng thành, những mối quan tâm chính và liên quan trực tiếp được nâng lên dần dần theo hướng về phía sau danh sách những quy luật cơ bản Nếu không đánh giá cao các lý thuyết của Maxwell và Hertz, thì

không thể có sự truyền dẫn vô tuyến của sóng điện từ được điều khiển Nếu không

có hiểu biết về các lý thuyết của Shannon, thì việc sử dụng hiệu quả phổ tần thông qua xử lý tín hiệu phức tạp sẽ không thể thành công Ultra-wideband đang đối mặt với thay đổi này, có lẽ từ hai quy luật đầu tiên, trong khi truyền thông băng hẹp đã chuyển sang hai quy luật cuối cùng

Tổng điểm ảnh 307200 480000 786432 1310720 Tổng số bít (mầu 16 bít) 4915200 7680000 12582192 20971520 Tổng số bít (mầu 24 bít) 7372800 11520000 18874368 31457280 Mbps tại chuyển động tối thiểu 30

Bảng 1.: Dữ liệu mong đợi cho truyền dẫn video

Mặc dù thường được coi như là một bước đột phá trong truyền thông vô tuyến, nhưng UWB cũng đã trải qua hơn 40 năm phát triển công nghệ Nền tảng lớp vật lý cho truyền dẫn xung UWB đã được thiết lập bởi Sommerfeld một thế kỷ trước (1901) khi ông muốn ngăn chặn sự tán xạ của xung trong miền thời gian bằng cách dùng một cái nêm dẫn hoàn hảo Trong thực tế, có người đã cho rằng UWB xuất phát từ thiết kế truyền dẫn khoảng đánh lửa của Marconi và Hertz vào cuối những năm 1890 Nói một cách đơn giản hơn, hệ thống truyền thông vô tuyến đầu tiên đã dựa trên UWB Do những hạn chế về công nghệ, nên truyền thông băng hẹp được quan tâm nhiều hơn UWB Khá giống với trải phổ hay đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA), UWB theo con đường tương tự như vậy với việc thiết kế ban đầu dành cho radar và truyền thông trong quân đội

Sau khi phát triển mạnh từ 1994, thời điểm mà các hoạt động nghiên cứu không còn là điều bí mật, UWB có được đà phát triển mạnh vào năm 1998 Những mối quan tâm đến UWB chỉ được “châm ngòi” từ khi FCC phát hành một báo cáo

và quy định vào tháng 2 năm 2002 về việc cho phỗp triển khai mang tính thương

mại với yêu cầu mặt nạ phổ cho cả các ứng dụng trong nhà và ngoài trời.

Như vậy, nguồn gốc của UWB không phải là một điều mới mẻ, nhưng UWB xuất hiện với mục đích chủ yếu là để sử dụng lại phổ tần rộng lớn (3.1-10.6 GHz)

đã được FCC cấp phát

1.5 Ưu điểm của hệ thống UWB

Mặc dù truyền thông dựa trên xung là một trong những phương pháp truyền tin cổ điển nhất sử dụng sóng điện từ, nó không được coi như là một phương tiện truyền thông mãi cho đến thời gian gần đây Một vài đặc điểm của hệ thống này có thể được nhấn mạnh, mặc dù trong đó có một số đặc điểm giống như các hệ thống băng rộng phổ biến đã tồn tại (như CDMA hoặc OFDM):

1.5.1 Tiềm năng cho một tốc độ bit dữ liệu cao

Giới hạn của Shannon chỉ ra rằng dung lượng tối đa có thể đạt được trong một kênh với tạp âm Gaussian trắng cộng (AWGN) cùng với SNR và độ rộng băng W là:

( SNR )

W

C = log2 1 +

(1.3) SNR không có thứ nguyên và W có đơn vị là Hz Dung lượng tăng theo hàm logarit với công suất (tương ứng với SNR) và tuyến tính với độ rộng băng Điều đó không có nghĩa là một hệ thống vô tuyến UWB sẽ hoạt động sát với dung lượng kênh bởi vì một số tín hiệu đã sử dụng một phần băng tần đó Nhưng do tín hiệu UWB sử dụng một băng tần rất lớn nên cần ít công suất hơn

để truyền một tốc độ bit như nhau với một xác suất lỗi không đổi

1.5.2 Xác suất bị ngăn chặn thấp

Đặc điểm này cũng giống với các hệ thống CDMA và OFDM Cấu trúc của tín hiệu UWB rất phức tạp về độ rộng băng (các xung rất hẹp) cũng như là mã PN (cung cấp khả năng truy nhập đường truyền) Một quy tắc xác định đơn giản cho thấy cả độ phức tạp cũng như là thời gian cần thiết để nghe lén một tín hiệu tỉ lệ với bình phương công suất của cả độ rộng băng và chiều dài mã, làm cho tín hiệu UWB trở nên vô cùng khó khăn trong việc khoá nếu như cấu trúc của nó không được biết

1.5.3 Khả năng chống đa đường

Trong truyền thông băng hẹp cổ điển, fading xuất hiện như là một khái niệm

có trạng thái cố định có liên quan đến đa đường Đa đường xuất hiện khi một hoặc nhiều hơn tiếng vọng của một tín hiệu tới một bộ thu theo nhiều độ trễ khác nhau Nếu một vài tín hiệu xảy ra xung đột trong thời gian của một ký hiệu thì nó chịu

fading, do tại thời điểm quyết định ký hiệu, các thành phần này tạo nên tính xây

dựng hoặc phá vỡ và không thể được tách

Các xung UWB đủ hẹp sao cho hai tiếng vọng liên tiếp không xung đột và có thể được nhận dạng tiếp theo là được thêm vào các ký hiệu tương ứng Nếu như các

xung có độ rộng 1 ns, để xảy ra xung đột, hai tiếng vọng phải có đường đi mà độ lệch về khoảng cách dưới 30 cm Nếu như xung chỉ có độ rộng 0.2 ns thì các đường này chỉ cách nhau 6 cm Xác suất của sự xuất hiện này trong môi trường trong nhà

thì nhỏ hơn nhiều so với trường hợp tín hiệu băng hẹp

1.5.4 Độ phức tạp của bộ thu

Lời khẳng định này dựa trên một thực tế rằng UWB được phát minh như là các hệ thống băng gốc Một ADC có thể được đặt ngay sau bộ khuyếch đại tạp âm thâp (LNA) và phần sau của hệ thống có thể được hoạt động trên miền tín hiệu số Không cần vòng khoá pha hay tần số Sau khi FCC đưa ra một số quy định thì điều này không còn hoàn toàn đúng vì loại tín hiệu được phép sử dụng có một phổ tần

bắt đầu tại 3.1 GHz Có thể nói rằng phương pháp đơn giản nhất để thực hiện giải

điều chế loại tín hiệu này là sử dụng một bộ nhân tần, hoặc là trong miền tương tự hoặc trong miền số

1.5.5 Mật độ phổ công suất phát cực thấp

Do độ rộng băng tần của tín hiệu UWB lớn hơn nhiều độ rộng băng của hệ thống truyền thông vô tuyến cũ, một dung lượng kênh cao hơn có thể đạt được thậm trí trong cả môi trường mà SNR thấp Cũng theo lý thuyết của Shannon:

( SNR )

W

C = log2 1 +

Trong trường hợp một hệ thống UWB sử dụng phổ tần 2 GHz hoạt động với SNR là 0dB, dung lượng kênh có thể tính theo C=2.log2(1+1)=2 Gbps Theo kết quả này, chúng ta có thể thấy rằng một hệ thống UWB với công suất tín hiệu thấp vẫn có thể duy trì tốc độ dữ liệu cao, và đặc điểm này sẽ khiến cho UWB là một giải pháp lý tưởng cho lớp vật lý của mạng PAN.

Hình 1.: Đa đường trong một tín hiệu băng hẹp

Vì công suất tín hiệu thấp và băng tần khả dụng lớn nên các hệ thống UWB hoạt động tương tự như các hệ thống trải phổ Tuy nhiên, so với dạng trải phổ

cơ bản như các hệ thống chuỗi trực tiếp và nhảy tần thì UWB không dựa vào chuỗi trải phổ và chuỗi nhảy để tạo ra tín hiệu băng tần rộng Thay vào đó, hệ thống UWB

sử dụng các xung có độ rộng cực ngắn để tạo ra băng tần hệ thống siêu rộng

So với các hệ thống truyền thông băng hẹp khác, hoạt động trong chế độ giới hạn băng tần, UWB hoạt động trong chế độ giới hạn công suất Do đó, công suất tín hiệu UWB trong bất kỳ kênh băng hẹp đơn nào cũng rất nhỏ và nhiễu tới

các thiết bị như đầu cuối 802.11a và điện thoại di động 3G có thể bỏ qua về mặt nguyên lý.

Hình 1.: Một trường hợp của hiện tượng đa đường với ứng dụng trong nhà

Hình 1.: Đa đường trong tín hiệu UWB

Hình 1.: Mức công suất phát của tín hiệu UWB và tín hiệu băng hẹp cũ 1.6 Thách thức đối với UWB

Trong khi UWB có nhiều lý do khiến nó trở thành một công nghệ hữu ích và

hấp dẫn cho truyền thông trong tương lai và nhiều ứng dụng khác thì cũng còn một

số thử thách cần phải vượt qua để có thể trở thành công nghệ phổ biến và có mặt ở khắp nơi

Có lẽ vấn điều dễ thấy nhất là vấn đề điều khiển Truyền thông vô tuyến luôn luôn phải quy định sao cho tránh được nhiễu từ các người dùng khác nhau trên cùng một phổ tần Vì UWB chiếm một băng tần rất rộng nên có nhiều đối tượng sử dụng

mà phổ tần của nó sẽ bị ảnh hưởng và cũng cần đảm bảo rằng UWB sẽ không gây nhiễu đến các hệ thống truyền thông vô tuyến đã tồn tại Trong nhiều trường hợp, các đối tượng sử dụng này phải trả tiền để có được quyền sử dụng riêng phổ tần

Một thử thách khác là việc thống nhất chuẩn hoá cho hoạt động kết hợp giữa các thiết bị UWB Tại thời điểm hiện tại, chưa có sự thống nhất rõ ràng và khả năng của một vài chuẩn UWB đang cạnh tranh vẫn còn là điều rất được mong đợi

Ngoài ra còn rất nhiều các vấn đề về kỹ thuật và triển khai Một số vấn đề về mặt kỹ thuật có thể kể đến như: khả năng cùng tồn tại với các hệ thống truyền thông

cũ, tạo ra tín hiệu UWB với độ rộng xung rất hẹp, thu tín hiệu đa đường, nhiễu giao thoa ký hiệu đặc biệt trong môi trường tầm nhìn bị che khuất (non-line-of-sight), các bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) tốc độ lấy mẫu cao, và đồng bộ hoá Lời hứa về các thiết bị giá thành thấp còn đó, nhưng độ phức tạp tăng lên do phải giải quyết vấn đề nhiễu và hoạt động với công suất thấp có thể sẽ đẩy giá thành lên tương tự như các thiết bị vô tuyến hiện tại

Hình 1.: Mặt nạ phổ được đưa ra bởi FCC cho các hệ thống UWB trong nhà1.7 Đặc điểm của tín hiệu UWB

Hình 1.: Mặt nạ phổ do FCC áp đặt cho các hệ thống truyền thông UWB

Các hệ thống UWB chiếm băng thông rất rộng Do vậy để giảm thiểu đến mức thấp nhất việc gây nhiễu cho các người dùng hiện tại thì tổ chức FCC và các nhóm chuẩn hóa khác đã đưa ra mặt nạ phổ cho các ứng dụng khác nhau với công suất phát được phỗp ở mỗi dải tần khác nhau Hình 1.12 chỉ ra mặt nạ phổ của FCC cho

hệ thống UWB trong nhà Băng tần lớn liên tục 7.5GHz nằm giữa tần số 3.1GHz và 10.6GHz ở công suất phát tối đa cho phỗp -41.3 dBm/MHz Ở nhóm băng tần 0.96GHz-1.61GHz cho phỗp công suất phát vô cùng nhỏ là do nhóm này đại diện cho các thông tin đã tồn tại như: thông tin di động, hệ thống định vị toàn cầu GPS…

1.7.2 Dạng xung trong UWB

Dạng xung cơ bản được sử dụng trong UWB thường là xung đơn chu trình (monocycle) vì nó chỉ có một chu kỳ và có thể là bất kỳ hàm nào mà thỏa mãn yêu cầu mặt nạ phổ Các dạng xung phổ biến là các xung Gaussian, Laplacian, Rayleigh

và Hermittian.v.v thường sử dụng dạng xung đạo hàm của xung Gaussian Đây là xung mà việc tạo ra tương đối đơn giản, khá phù hợp với mặt nạ phổ Hơn nữa xung Gaussian thực hiện trên ăng-ten khá dễ dàng hơn Dạng monocycle cơ bản của xung Gaussian được định nghĩa như sau:

Trong đó tp là thông số để xác định thời gian tồn tại xung Tp (Tp=2.tp), và k

εđược dùng tiêu chuẩn năng lượng xung

Hình 1.: Dạng xung Gauss các bậc

Hình 1.14 là dạng xung Gauss các bậc có độ rộng dải tần nhỏ hơn 10dB so với 20% tần số trung tâm Hơn nữa, xung Gauss đạo hàm các bậc nhỏ có xu

hướng dịch chuyển nhiều hơn đến khu vực tần số cao hơn.

1.8 Kiến trúc máy thu phát UWB

Như đã đề cập ở trên, một trong nhưng ưu điểm nổi bật của các hệ thống UWB chính là kiến trúc máy thu phát khá đơn giản Sở dĩ có vẫn đề này là việc truyền thông trong UWB là không sử dụng sóng mang, nghĩa là dữ liệu không được điều chế vào sóng cao tần mà dữ liệu chỉ xử lý ở băng cơ sở Việc truyền không cần sóng mang yêu cầu rất ít thành phần cao tần RF hơn là truyền tín hiệu dựa trên sóng mang (đây là đặc trưng của các hệ thống thông tin số truyền thống) Hình 1.15 so sánh kiến trúc của hai hệ thống UWB và hệ thống thông tin số băng hẹp truyền thống

Hình 1.: Kiến trúc máy thu phát của hệ thống UWB và thông tin băng hẹp

Theo như 1.20, kiến trúc hệ thống UWB đơn giản hơn nhiều so với hệ thống

băng hẹp Trong máy phát UWB, tín hiệu được truyền với năng lượng nhỏ do vậy giảm bớt được khối khếch đại công suất PA(Power Amplifier) Hơn nữa, do việc truyền tín hiệu trong UWB là không có sóng mang nên hệ thống không có các bộ trộn (Mixer) và các bộ dao động nội (local oscillators) Trong các hệ thống băng hẹp các bộ này dùng để chuyển tần số sóng mang sang băng tần số yêu cầu Do vậy, tại bên máy thu cũng không cần giai đoạn khôi phụcsóng mang Nói chung, kiến trúc thu phát của hệ thống UWB đơn giản hơn rất nhiều hệ thống số truyền thống Do

đó chi phí thực hiện hệ thống UWB rẻ hơn

1.9 Phân loại máy thu UWB

Khác với các hệ thống thông tin băng hẹp truyền thống, tín hiệu UWB phải chịu sự suy hao đáng kể trong quá trình truyền tải từ máy phát đến máy thu Nguyên nhân chính là do đáp ứng kênh truyền tổng thể giữa các thiết bị thu phát biến dạng mạnh bởi các hiệu ứng đa đường và lựa chọn tần số xuất phát từ những đặc tính vật lí riêng biệt của tín hiệu UWB Ngoài ra, những hiệu ứng từ antenna cũng gây ra hiện tượng tán xạ xung khiến cho cao độ và góc phương vị thay đổi Do những yếu tốtrên, phương pháp tương quan truyền thống

sử dụng bộ lọc phối hợp trên các máy thu băng hẹp gặp rất nhiều khó khăn khi triển khai cho UWB, trừ phi trên máy thu có sử dụng các khối tính toán phức tạp được thiết kế riêng cho mục đích đo đạc và ước lượng kênh truyền, từ đó xác định được dạng sóng của tín hiệu UWB đến máy thu để phục vụ cho quá trình tách sóng

Dựa vào việc có sử dụng những thông tin về trạng thái kênh truyền trong quá trình tách sóng hay không, người ta chia máy thu UWB ra thành hai loại:

1 Máy thu coherent là loại máy thu tối ưu xét trên khía cạnh độ chính xác của quá trình tách sóng do có sử dụng những thông tin đầy đủ về trạng thái kênh truyền để thực hiện tương quan tín hiệu Với những hiểu biết chính xác về kênh truyền, máy thu coherent có kiến trúc như một máy thu tương quan truyền thống, trong đó sử dụng bản sao của xung được truyền đi để triển khai một máy thu lọc phối hợp hay máy thu

RAKE

2 Máy thu non-coherent là loại máy thu không sử dụng các thông tin

về trạng thái kênh truyền cho quá trình tách sóng, do đó không cần

sử dụng các kĩ thuật ước lượng kênh truyền phức tạp như máy thu coherent Kiến trúc máy thu non-coherent thích hợp cho mục đích phát triển các hệ thống thu phát chi phí thấp, tiết kiệm năng lượng và có hàm lượng tính toán cũng như độ phùc tạp phần cứng thấp Khả năng tiết kiệm tài nguyên phần cứng của máy thu non-coherent có ý nghĩa đặc biệt quan trắng trong nhiều trường hợp vì các thao tác tính toán

và ước lượng kênh truyền thường tiêu tốn đến 60% tổng số cổng logic khi triển khai trên phần cứng FPGA với máy thu coherent Việc lựa chọn kiến trúc coherent hay non-coherent cho máy thu UWB phụ thuộc nhiều vào nhu cầu và ứng dụng mà nhà thiết kế hướng tới Với tiêu chí độ chính xác đặt lên hàng đầu, máy thu coherent hiển nhiên là sự lựa chọn tối ưu như đã trình bày ở trên Ngược lại, khi mong muốn xây dựng một hệ thống đơn giản, dễ dàng triển khai trên phần cứng, giá thành rẻ và công suất tiêu thụ thấp, máy thu non-coherent sẽ là sự lựa chọn thích hợp

Chương 2 Giới thiệu về chuẩn IEEE 802.15.4a

IEEE 802.15.4a là một trong hai chuẩn phổ biển của chuẩn UWB Trong khi chuẩn IEEE802.15.3a là chuẩn cho họ chuẩn tốc độ cao thì IEEE802.15.4 là họ các chuẩn đưa ra cấu trúc khung cho công nghệ UWB nhằm đáp ứng các yêu cầu cho dữ liệu truyền tốc độ thấp, công suất thấp trong phạm vi hẹp và có khả năng thương mại hóa các sản phẩm

Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về chuẩn IEEE802.15.4a và cẩu trúc khung tín hiệu theo chuẩn IEEE802.15.4a

2.1 Giới thiệu chuẩn IEEE802.15.4a

IEEE 802.15.4 là họ các chuẩn đưa ra cấu trúc khung cho công nghệ UWB nhằm đáp ứng các yêu cầu cho dữ liệu truyền tốc độ thấp, công suất thấp trong phạm vi hẹp và có khả năng thương mại hóa các sản phẩm

Phiên bản đầu tiên của chuẩn IEEE802.15.4 được đưa ra vào năm 2003 Phiên bản này sử dụng kỹ thuật băng rộng và thực hiện trải phổ trực tiếp (DSSS) cung cấp ba tần số hoạt động khác nhau bao gồm: 2.4 GHz cho băng tần ISM, 868 MHz cho Châu Âu và 915MHz cho Bắc Mỹ Băng tần 2.4 GHz

hỗ trợ mười sáu kênh với khoảng bảo vệ giữa các kênh là 5 MHz Dải tần hoạt động từ 2400-2483.5 MHz, sử dụng 32 bit mã giả ngẫu nhiên và phương thức điều chế O-QPSK để điều chế symbol với tốc độ 250 bit/s Trong khi đó thì băng tần 868MHz được định nghĩa cho một kênh và băng tần 915 MHz là mười kênh, với tốc độ hỗ trợ tương ứng là 20 kb/s và 40 kb/s Nhằm tăng hiệu quả thực hiện giao tiếp trong mạng cục bộ tốc độ thấp (LR-PAN), một nhóm tác giả đã nghiên cứu nâng cấp chuẩn năm 2003 lên nhằm giảm những chi tiết thừa,

và tăng tốc độ của máy thu phát trong phiên bản cũ và cho ra đời phiên bản mới vào tháng 6 năng 2006 Phiên bản này sẽ tăng tốc độ đối với băng tần 868 MHz và 915 MHz lên tương ứng 100 kb/s và 250 kb/s cho trường hợp trải phổ trực tiếp DSSS và điều chế O-QPSK, còn nếu sử dụng phương pháp trải phổ song song PSSS và điều chế BPSK và ASK cho tốc độ lên tới 250kb/s đối với cả hai trường hợp Cùng thời điểm nghiên cứu của phiên bản 2006 thì một nhóm tác giả khác (TG4a) cũng nghiên cứu chuẩn IEEE 802.15.4 này với mục tiêu tăng khả năng định vị, giám sát trong LR-PAN Nghiên cứu này cho ra đời chuẩn 802.15.4a được ban hành vào tháng 3 năm 2007 Chuẩn này được dùng cho cả hai loại máy thu noncoherent và máy thu coherent và hứa hẹn sẽ có cơ hội đưa ra các sản phẩm thương mại Trong đồ án này chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ

về cấu trúc vật lý của chuẩn IEEE 802.15.4a được ban hành vào năm 2007Thời gian gần đây vào năm 2009 xuất hiện thêm hai phiên bản khác của chuẩn IEEE802.15.4 do hai nhóm (TG4c và TG4d) nhằm giới thiệu một cấu trúc vật lý PHY để thay thế cho phiên bản 2007 Chuẩn do nhóm TG4c đưa ra nhằm phù hợp với băng tần đã có của T rung Quốc gọi là IEEE 802.15.4c Một chuẩn khác do TG4d đưa ra vào tháng 3 năm 2009 phù hợp với băng tần của Nhật gọi là IEEE 802.15.4d Trong đoạn này chúng ta sẽ tìm hiểu về chuẩn

802.15.4a được ban hành vào năm 2007 cho mạng WPAN.

IEEE 802.15.4a-2007 Chuẩn IEEE 802.15.4a đưa ra hai định dạng vật lý

chính cho công nghệ IR-UWB và cho công nghệ trải phổ trực tiếp CSS.Với công nghệ IR-UWB, chuẩn này hỗ trợ ba dải tần khác nhau, trong khi đó với công nghệ CSS nó chỉ hoạt động ở t ầ n số 2.4GH z ISM.Ở đây chúng ta quan tâm tới công nghệ UWB, do đó các đặc điểm định dạng PHY cho IR-UWB sẽ được tìm hiểu trong chương này Ba dải tần mà công nghệ IR-UWB có thể sử dụng

9 cho băng tần cao là bắt buộc phải theo, các kênh còn lại là tùy chọn

Bảng 2.: Phân bố kênh cho UWB theo chuẩn IEEE 2.2 Cấu trúc khung tín hiệu IEEE802.15.4a

Theo IEEE–S A, tín hiệu UWB theo chuẩn IEEE 802.15.4a được phát đi dưới dạng các khung tín hiệu, mỗi khung được cấu tạo gồm ba phần:

• Tiêu đề đồng bộ (SHR-Synchronization HeadeR): gồm hai đoạn mào đầu đồng bộ (SYNC-SYNChronization preamble) và giới hạn khung(SFD - Start of Frame Delimiter), được phát đi đầu tiên và có chức năng hỗ trợ cho máy thu thực hiện các thao tác đồng bộ, định thời, khôi phục tần số và ước lượng kênh

• Tiêu đề lớp vật lí (PHR-Physical-layer HeadeR): được gắn ngay sau phần SHR và truyền tải những thông tin cần thiết giúp máy thu giải mã thành công tín hiệu được phát đi như độ rộng phần mào đầu, tốc độ truyền tải dữ liệu, kích thước phần tải tin (chứa dữ liệu) và các bit sửa sai

• Phần dữ liệu (PSDU –PHY Service Data Unit): được truyền đi sau cùng và mang dữ liệu mong muốn

2.2.1 Phần dữ liệu (PSDU)

Trong kỹ thuật điều chế BPM-BPSK, một symbol UWB có thể mang hai bít thông tin trong đó một bít để điểu chế cho vị trí của nhóm xung và bít còn lại dùng để điều chế pha hay tính phân cực của chính nhóm xung đó Tuy nhiên bít thông tin thứ hai chủ yếu là thông tin dư thừa, nếu sử dụng vị trí của nhóm xung để xác định bít thông tin là ’0’ hay ’1’ thì bít để điều chế độ phân cực của nó sẽ là dư thừa và ngược lại vì chúng ta chỉ cần một trong hai thông tin để xác đinh được bit truyền đến là bít gì Tuy nhiên để phù hợp cho nhiều lựa chọn khác nhau của máy thu, chuẩn đưa ra một sự kết hợp nhằm phục vụ cho yêu cầu đó Hình 2.1 đưa ra một cấu trúc symbol

Hình 2.: Cấu trúc symbol UWB theo chuẩn IEEE 802.15.4a

Ở đây, một symbol sẽ bao gồm N

c chip, mỗi chip có độ rộng Tc Chiều dài của một symbol gọi là T

dsym , Tdsym = Nc ∗ Tc Ngoài ra, mỗi symbol được chia ra là hai khoảng có độ dài T

BP M = Tdsym /2, mỗi đoạn này sẽ điều chế vị trí các bít Ví dụ như bit ’0’ thì tín hiệu sẽ được điểu chế ở nửa T

BPM đầu tiên, bit ’1’ sẽ được được điều chế nửa kia và ngược lại Tín hiệu điều chế cho các bit ’0’ và bit ’1’ được cho dưới dạng các burst, mỗi burst này bao gồm N

cpb các chip khác nhau (1,16,64 ) được nằm đặt trong một khoảng

có độ dài là T

burst = Ncpb ∗ Tc, số lượng các chip sẽ quyết đinh tốc độ dữ liệu Vị trí của burst nằm ở nửa thứ nhất hay nửa thứ hai của symbol sẽ quyết

định bit thông tin đó là bit ’0’ hay ’1’ Ngoài ra, thì mỗi burst này cũng được điều chế pha (-1 hoặc 1) sử dụng để chỉ bít thông tin thứ hai.

Mỗi symbol phát đi chỉ bao gồm một burst tín hiệu Để sử dụng cho việc tránh nhiễu khi có nhiều người dùng, thì các burst này sẽ được cho vào các vị trí theo một mã hopping Tổng số vị trí trong một symbolcủa burst là N

burst được tính bằng N

burst = Tdsym /Tburst Thêm vào đó để tránh nhiễu liên ký tự ISI, thì số vị trí thực sự mà một burst được đặt vào là N

hop = Nburst /4 trong mỗi một khoảng BPM và thường thì T

burst<<TBP M .

2.2.1.1 Các tham số liên quan đến PSDU

Các thông số liên quan tới PSDU có thể tham khảo trong Bảng 2.6

Ở đây, với16 kênh UWB mà chuẩn IEEE 802.15.4a hỗ trợ thì tần số phát xung cao nhất được cho qua tham số peak PRF bằng 499.2 MHz Ngoài ra một thông

số khác đó là tần số phát trung bình (mean PRF) được tính bằng tổng số xung phát đi trong một khoảng thời gian một symbol chia cho chiều dài một symbol Hai tham số này cơ bản là giống nhau trong quá trình phát xung trong mỗi symbol phần SHR của khung UWB nhưng trong phần PSDU thì sẽ khác nhau tùy vào số xung trong một symbol dữ liệu

Chiều dài mã phần SHR cho hai loại là 31 và 127 với tấn số phát xung trung bình (mean PRF là 15.6 MHz, 3.9MHz, 62.4 MHz) Nếu một thiết bị mà

hỗ trợ chiều dài mã phần SHR là 31 thì sẽ hỗ trợ tần số mean PRF là 15.6 MHz và 3.9 MHz cho phần PSDU, còn nếu chiều dài mã là 127 thì tần số mean PRF sẽ chọn là 62.4MHz) Ngoài ra trong bảng 2.6 cũng hỗ trợ cho trường hợp các kênh có băng thông lớn hơn 500 MHz gồm(4,7, 11,15) Một số thông

số chính trong UWB PHY

Peak

PFR:

Là tần số cao nhất mà một máy phát phát xung Nó có thể được tính từ độ rộng

RS rate: Tốc độ mã hóa của khối Reed-Solomon.

Overall FEC rate: Cho biết tốc độ mã hóa sửa sai toàn bộ phần dữ liệu, được

tính bằng tích của tốc độ bộ mã chập và tốc độ bộ Reed-Solomon

Burst Positions per Symbol:

Số vị trí burst trên một symbol N

burst Nó được chọn sao cho ứng với mỗi tần

số phát trung bình một symbol dữ liệu sẽ bao gồm một số burst cố định

Burst Duration:

Chiều dài của một burst T

burst = Ncpb × Tc, với Ncpb là số chíp trong một burst

Bit rate: Tốc độ bit thông tin có tính đến cả mã sửa sai FEC và được tính

bằng: bitrate = 2 × (overallF EC rate)/T

dsym

Mean PRF: Mean PRF = N

cpb /Tdsym

2.2.1.2 Điều chế PSDU

Quá trình điều chế PSDU được cho dưới hình 2.2

Hình 2.: Sơ đồ khối mã hóa dữ liệu theo chuẩn IEEE 802.15.4a

Ở đây, luồng bit thông tin sẽ đi qua hai bộ mã sửa lỗi tịnh tiến FEC là bộ

mã Reed- Solomon và bộ mã chập tỉ lệ mã hóa 1/2 Bộ mã chập không nhất thiết phải có cho tất cả các loại dữ liệu như trong bảng 2.6 Các hàng trong bảng 2.6 có tốc độ viterbi bằng 1 chỉ ra rằng cấu trúc UWB PHY của phần PSDU là không cần bộ mã chập Sau khi được mã hóa sửa lỗi tín hiệu sẽ được điều chế chế vào khung như hình 2.3 Chi tiết hai phần này được giới

thiệu ở dưới đây

Hình 2.: Quá trình mã hóa PPDU

Mã hóa sửa lỗi FEC

Hai khối mã hóa sửa lỗi này sẽ mã hóa N bít thông tin đầu vào b

0, b1 , , b

N −1 N bit này khi qua bộ mã hóa RS sẽ tăng thêm 48 bit chẵn lẻ p0 , p

1, , p47 nâng chiều dài đoạn bit lên N + 48 bit Tiếp theo, số bít này sẽ đi quan bộ mã chập với tỉ lệ mã 1/2 sẽ tạo ra 2N + 96 bit chia ra làm hai luồng khác nhau đi vào bộ điều chế BPM-BPSK.Quá trình mã hóa sửa lỗi được cho trong hình 2.4

Hình 2.: Quá trình mã hóa sửa lỗi

Khối mã hóa RS là một khối thông dụng được tạo ra dựa trên trường Galois, sinh ra từ một đa thức tạo mã g(x):

81

Khung dữ liệu truyền đi của symbol thứ k được cho bởi công thức:

Trong đó g0(k) và g1(k) là hai bit thông tin mà symbol thứ k mang Bit g0

để mã hóa vị trí burst trong symbol, bit g

1 để mã hóa độ phân cực của burst

đó Chuỗi bit s

n+kNcpb

với n = 0, 1 , N

cpb

− 1 là chuỗi mã giả ngẫu

nhiên trộn vào các chip trong một burst của symbol, h(k) ∈ 0, 1, , N

Hình 2.: Điều chế symbol

Bộ trộn có thể được tạo ra từ một thanh ghi dich hồi tiếp (LFSR) như hình 2 7 Bộ trộn này sẽ tạo luôn ra hai chuỗi mã s

n+kNcpbvà chuỗi h(k) Thanh ghi dịch này được tạo từ một đa thức g(D)=1 + D + D15 ,với D là độ

(2.2 )

Hình 2.7: Thanh ghi dich hồi tiếp tuyến tính LFSR

Mã hopping h(k) có thể được lấy ra từ các bit sj-1 tới sj-m+1 như hình 2.7, với

2(Nhop ) là số bit dùng để mã hóa cho số vị trí có thể (Nhop ) mà một burst được đặt vào Trong một chu kỳ symbol thứ k, thanh ghi LFSR này sẽ được chốt sau N

cpb lần,đầu ra của bộ mã trộn cho Ncpb chip sẽ được lấy ra

2.2.2 Phần mở đầu SHR

SHR là phần thêm vào sau khi đã điều chế xong phần dữ liệu PSDU và phần PHR nhằm mục đích đồng bộ, giám sát, ước lượng kênh Cấu trúc phần SHR được cho trong 2.8 Trường SHR được chia làm hai phần khác nhau là phần SYNC (đồng bộ, giám sát, ước lượng kênh) và phần SFD (xác định kết thúc phần SYNC và vào phần PHR PSDU)