đồ án tốt NGHIỆP đề tài ỨNG DỤNG xử lý tín HIỆU CHO TRUYỀN THÔNG ULTRA WIDEBAND

Phần I: Tổng quan về hệ thống UWB Định nghĩa tín hiệu UWB  Các thuộc tính của tín hiệu UWB  Các lĩnh vực ứng dụng... Lịch sử phát triển công nghệ UWB2002 Báo cáo và quy định đầu tiên

Ứng dụng xử lí tín hiệu cho truyền thông Ultra-Wideband

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I

Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Phi Hùng

Ks Bùi Văn Phú Sinh viên thực hiện : Vũ Thanh Tùng

Đề tài

Nội dung

Phần I : Tổng quan về hệ thống UWB Phần II : Truyền thông UWB

Phần III : Đánh giá về hệ thống UWB

Phần I: Tổng quan về hệ thống UWB

 Định nghĩa tín hiệu UWB

 Các thuộc tính của tín hiệu UWB

 Các lĩnh vực ứng dụng

UWB là gì?

 Theo FCC UWB được định nghĩa:

 Tỉ số băng tần:

 Băng tần tối thiểu là 500MHz

 Tạo, thu phát và xử lí các xung có độ rộng cực nhỏ (cỡ ps)

 Thuật ngữ khác:impulse radar, impulse

radio,carrier-less, carrier-free, base-band, time-domain

Lịch sử phát triển công nghệ UWB

2002 Báo cáo và quy định đầu tiên của FCC cho các hệ thống UWB

1998 Thông tin quy định của FCC đối với các hệ thống UWB

1994 Các ch ơng trình truyền thông UWB không phân loại đầu tiên

1965 Ross phát triển công nghệ UWB tại trung tâm nghiên cứu Sperry

Cuối 1950 xuất hiện nhu cầu phân tích đáp ứng xung của sóng vi ba ( tại

phòng thí nghiệm Lincoln, Sperry, … ) )

1893 Hert sử dụng bộ phát xung cho các thí nghiệm vật lí.

Các đặc tính của tín hiệu UWB

 Tín hiệu UWB có phổ nằm trong phạm

vi từ 3,1- đến GHz.

10,6- Ptx (max)= -41,3 dBm/ MHz hay 0,5 mW nếu

sử dụng toàn bộ dải tần 7,5 GHz

 Xung Gaussian :

2 2

2 2

Các đặc tính của tín hiệu UWB

 Chuỗi xung và mật độ phổ tương ứng

Các đặc tính của tín hiệu UWB

Thời gian [ns] Tần số [GHz]

Thời gian [ns] Tần số [GHz]

Các đặc tính của tín hiệu UWB

Bộ thu

Bộ

phát

T(trễ)Các đặc tính của tín hiệu UWB

 Đặc tính chống đa đường

Chồng lấn Không chồng lấn

Các đặc tính của tín hiệu UWB

c



 Phạm vi hoạt động nhỏ: chỉ thực sự hiệu quả

trong phạm vi 10 m

 Xử lí tạp âm và nhiễu phức tạp

 Chưa có sự thống nhất giữa các tiêu chuẩn

 Đồng bộ khó khăn

Các đặc tính của tín hiệu UWB

Các lĩnh vực ứng dụng

 Các mạng WPAN (Wireless Personal Area Network)

 Mạng cảm biến (sensor network)

 Các hệ thống chụp ảnh

 Các hệ thống rada

Kết nối UWB

Phần II: Truyền thông UWB

 Các phương pháp điều chế

 Kĩ thuật đa truy nhập

 Bộ thu phát

điều chế Ưu điểm Nhược điểm

PPM Đơn giản Cần xử lí thời gian chính xác BPSK Đơn giản, hiệu quả Chỉ điều chế nhị phân PSM Đa truy nhập trực giao Phức tạp

PAM Đơn giản Ảnh hưởng bởi tạp âm OOK Đơn giản Chỉ điều chế nhị phân, ảnh hưởng nhiều bởi tạp âm

Các phương pháp điều chế

 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)

 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)

 Đa truy nhập nhảy thời gian (TH-CDMA)

 Truyền dẫn thực hiện trong 1/SF thời gian

 Hệ số trải phổ:SF=Tf/Tmono;

 Độ lợi xử lí thu được: PG=N.SF

Kĩ thuật đa truy nhập

1

d 0

Kĩ thuật đa truy nhập

Tf

-1 -1

-1 -1

-1

Tc

Các xung được phát liên tục

Hệ số trải phổ: SF=Tf/Tmomo

Kĩ thuật đa truy nhập

Cấu trúc đơn giản bộ thu phát UWB

 Không có các khối biến đổi tần số

A/D

Gain

Digital Correlator

Clock + Code Generation



T

Control:

DeMod Sync

Modulate

RXData

TXDataPulse

Phần IV: Đánh giá hệ thống UWB

 Nhiễu qua lại giữa hệ thống UWB và các

hệ thống vô tuyến khác

 So sánh với hệ thống băng rộng khác

 Dung lượng của hệ thống UWB

 Các mạng nội hạt không dây (WLAN)

 Các hệ thống thông tin di động tổ ong

Nhiễu qua lại giữa hệ thống UWB

và các hệ thống không dây khác

10.6 GHz

0.96 GHz -70

cellular

1.5 GHz cellular/

PCS

1.5 GHz GPS

1.92 GHz GPS /cellular

2.4-GHz ISM(WLA N)

Miền tần số chính phục vụ cho các ứng

dụng truyền thông UWB

5-GHz WLAN

Nhiễu qua lại giữa hệ thống UWB

và các hệ thống không dây khác

 Nhiễu từ hệ thống UWB sang các hệ thống khác:

Nhiễu qua lại giữa hệ thống UWB

 Nhiễu từ các hệ thống khác lên hệ thống UWB: chỉ có

các hệ thống WLAN 802.11a/HIPERLAN có khả năng gây nhiễu đáng kể do có phổ tần nằm ở trung tâm phổ tần của tín hiệu UWB khi chúng được đặt gần nhau

 Phương pháp loại bỏ nhiễu giữa hệ thống WLAN lên hệ thống UWB

 Không sử dụng dải tần hoạt động của WLAN:

OFDM UWB

 Loại bỏ nhiễu ở phía thu: sử dụng bộ lọc

Nhiễu qua lại giữa hệ thống UWB

và các hệ thống không dây khác

Dung lượng của hệ thống

Khi số người dùng nhỏ hơn 10 thì dung lượng kênh đảm bảo do nhiễu đa truy nhập thấp

Số lượng người dùng

Mô phỏng với xung chữ nhật

Kết luận

 Tìm hiểu kĩ về công nghệ UWB

 Phân tích các khía cạnh quan trọng của hệ thống

 Xây dựng chương trình mô phỏng nguyên lí điều chế trải phổ

Kết quả đạt được của đồ án

 Chưa xem xét được các vấn đề thực sự quan trọng của hệ thống như lấy mẫu và đồng bộ ở phía thu, đặc điểm của anten

Hạn chế của đồ án

Lời cảm ơn

Em 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 Bưu 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 em hoàn thành đồ án này

xin Ch©n thµnh c¶m ¬n!