khoinguyen_langtu_timbangai
New Member
Download miễn phí Đồ án Tổng quan về hệ thống truyền thông UWB và đánh giá hệ thống dưới quan điểm xử lí tín hiệu
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH .iii
DANH MỤC BẢNG . iv
THUẬT NGỮVIẾT TẮT . v
LỜI NÓI ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀHỆTHỐNG UWB . 3
1.1 Giới thiệu vềhệthống UWB . 3
1.1.1 Lịch sửphát 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 xửlí tín hiệu . 6
1.2 Các thuộc tính của hệthống và tín hiệu UWB . 6
1.2.1 Mặt nạphổcông 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 Sửdụng mô hình . 26
2.3 Tổng kết . 27
CHƯƠNG 3: TRUYỀN THÔNG UWB . 28
3.1 Các phương pháp điều chếtrong truyền thông UWB .28
3.1.1 Điều chếvịtrí xung (PPM) . 30
3.1.2 Điều chếpha hai trạng thái (BPSK) . 32
3.1.3 Điều chếdạng xung (PSM) . 33
3.1.4 Điều chếbiên độxung . 34
3.1.5 Khoá bật- tắt . 35
3.1.6 Mẫu tín hiệu . 35
3.1.6.1 Mẫu tín hiệu trải phổnhảy thời gian 36
3.1.6.2 Trải phổchuỗi trực tiếp 38
3.1.7 Tổng kết vềcác phương pháp điều chế. 39
3.2 Bộphát . 42
3.3 Các kĩthuật đa truy nhập áp dụng trong UWB . 43
3.3.1 Nhảy thời gian (TH) . 44
3.3.2 Trải phổtrực tiếp (DS) . 46
3.3.3 Phổcủa tín hiệu UWB . 47
3.4 Bộthu . 49
3.4.1 Khái niệm cơbản. 49
3.4.2 Các máy thu cải tiến . 51
3.4.2.1 Máy thu Rake 51
3.4.2.2 Bộthu giải tương quan 53
3.5 Tổng kết . 54
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VỀHỆTHỐNG UWB . 55
4.1 Dung lượng của các hệthống UWB . 55
4.2 So sánh với các hệthống truyền thông băng rộng . 58
4.3 Ảnh hưởng nhiễu qua lại giữa hệthống truyền thông UWB và các hệthống
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 hệthống thông tin tếbào . 65
4.3.5 Kết luận . 66
4.4 Các trường hợp ứng dụng UWB . 66
4.5 Tổng kết . 72
Kết luận . 70
Tài liệu tham khảo . 72
Phụlục . 73
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
là đảo xung: đó là, tạo một xungvới pha ngược lại. Đây là phương pháp Điều chế pha hai trạng thái (BPSK). Một kĩ
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3: Truyền thông UWB
Vũ Thanh Tùng D2001VT 29
thuật điều chế thú vị là điều chế xung trực giao, nó yêu cầu các dạng xung đặc biệt
được tạo ra trực giao với nhau. Đã có các phương pháp nổi tiếng khác. Ví dụ, khoá
bật tắt (OOK) là kĩ thuật trong đó sự có mặt hay vắng mặt biểu thị thông tin số là
“1” hay “0” tương ứng. Điều chế biên độ xung (PAM) là một kĩ thuật trong đó biên
độ của xung khác nhau mang thông tin. Một vài kĩ thuật điều chế truyền thống
không thích hợp với truyền thông UWB. Ví dụ, phương pháp điều tần (FM) khó áp
dụng cho UWB bởi vì mỗi xung mang rất nhiều thành phần tần số làm nó rất khó
điều chế. Chú ý rằng không nên nhầm với ghép kênh phân chia theo thời gian
(FDM-frequency division multiplexing) là kĩ thuật hoàn toàn khác để phân biệt các
kênh truyền thông dựa vào các khoảng tần số lớn.
Hình 3.2 Minh hoạ PPhần mềm và BPSK trong truyền thông UWB
Chúng ta hãy kiểm tra các kĩ thuật điều chế lần lượt có thể: Thứ nhất, chúng
ta kiểm tra hai kĩ thuật phổ biến nhất: PPhần mềm và BPSK. Một so sánh đơn giản của
hai phương pháp được chỉ ra trên hình 3.2. Trong hình 3.2(a) đưa ra một chuỗi
xung không điều chế để so sánh. Một ví dụ cho PPM, xung biểu diễn thông tin “1”
được phát ở các khoảng thời gian được xác định bằng chu kì lặp xung. Xung biểu
diễn thông tin “0” được phát trễ so với vị trí thông thường này một khoảng nhỏ
như trong hình 3.2(b). Với BPSK xung đảo biểu diễn bit “0” trong khi xung không
đảo biểu diễn bit “1”. Điều này được minh hoạ trong hình 3.2(c)
Trước đây UWB là hệ thống băng gốc không sử dụng sóng mang. Tuy nhiên
việc sử dụng sóng mang để dịch các monocycle, với băng tần khoảng 500 MHz ,
đến tần số trung tâm cao đã được đề nghị áp dụng với các hệ thống UWB gần đây,
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3: Truyền thông UWB
Vũ Thanh Tùng D2001VT 30
đó là cơ sở của phương pháp OFDM đối với UWB. Phương pháp OFDM thực hiện
đối với hệ thống UWB rất hiệu quả do phổ tần của hệ thống UWB rất lớn. Nó chia
băng tần rất lớn của UWB ra thành các băng có độ rộng cỡ 500 MHz, và thực hiện
truyền dẫn dữ liệu song song trên các băng tần này. Tuy nhiên, phương pháp này
không được đề cập nhiều trong nội dung đồ án này.
3.1.1 Điều chế vị trí xung (PPM)
Xét trường hợp điều chế nhị phân, trong khi bit ‘0’ được biểu diễn bởi một
xung ở thời điểm quy định, bit ‘1’ được trễ một khoảng thời gian tương đối δ so
với thời điểm quy định (bit ‘0’).
Về mặt toán học có thể biểu diễn tín hiệu là :
tr( ) w ( )jx t t dδ= − (3.1)
Trong đó wtr(t) là dạng xung và:
j
0, 0
d
1, 1
j
j
=
=
=
(3.2)
Giá trị củaδ có thể chọn thuỳ thuộc vào đặc điểm tự tương quan của xung.
Hàm tự tương quan của xung có thể định nghĩa
( ) tr trw ( )w ( )t t dρ τ τ τ
∞
−∞
= −∫ (3.3)
τ
Hình 3.3: Các dạng xung PPhần mềm với các bit ‘1’ và ‘0’
Chẳng hạn khi chúng ta muốn cải thiện PPhần mềm chuẩn với các tín hiệu trực giao,
giá trị tối ưu của giá trịδ (chúng ta gọi là optδ ) là giá trị thoả mãn
tr tr( ) w ( )w ( ) 0opt opt dρ δ τ δ τ τ
∞
−∞
= − =∫ (3.4)
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3: Truyền thông UWB
Vũ Thanh Tùng D2001VT 31
Hình 3.3 chỉ ra trường hợp đặc biệt trong đó bit dữ liệu ‘1’ được phát ở thời
điểm trễ so với thời điểm danh định một lượng pTτ < , trong đó quy định bit ‘0’ được
phát ở thời điểm danh định. Hệ số điều chế tối ưu thay đổi khi sử dụng các dạng
xung khác nhau. Hiệu năng lí thuyết trong kênh AWGN có thể đạt được với các
xung không chồng lấn, trực giao với hệ số điều chế 1δ ≥ . Tuy nhiên hiệu năng BER
và tốc độ dữ liệu cao đạt được nếu hệ số điều chế 1δ < với . pTτ δ= tại những giá trị
của độ trễ làm cho hàm tự tương quan cực tiểu. Hệ số điều chế tối ưu optδ không phụ
thuộc vào độ rộng xung bởi vì định nghĩa của tỉ lệ tương đối của độ rộng xung. Khi
bậc đạo hàm tăng lên, giá trị BER cực tiểu đạt được với giá trịδ nhỏ hơn, và do đó
đạt được hiệu năng BER tốt hơn. Hình 3.4 đưa ra hàm tự tương quan chuẩn hoá của
một số loại xung khác nhau, và xem xét cả với các độ rộng xung khác nhau.
Bảng 3.1: Các giá trị độ dịch thời gian tối ưu τ với BPPhần mềm trong kênh AWGN
Dạng sóng τ tối ưu
Đạo hàm bậc hai 0.292683Tp
Đạo hàm bậc ba 0.243902Tp
Đạo hàm bậc bốn 0.219512Tp
Đạo hàm bậc năm 0.195122Tp
Hai đặc điểm đặc biệt của PPM:
• Các hệ số tự tương quan của các dạng sóng Gaussian có cả các giá trị
dương và âm. Điều này giải thích tại sao nó có thể đạt được hiệu năng BER tốt hơn
với giá trịτ nhỏ hơn Tp so với trường hợp điều chế các xung trực giao về thời gian
có τ lớn hơn Tp ( 1δ ≥ ngụ ý các tín hiệu trực giao thời gian do giá trị của hàm tự
tương quan coi như bằng 0, hình 3.4).
• Các hệ số tự tương quan cực tiểu tại một số giá trị τ , tương ứng với các
trường hợp hiệu năng BER cực đại.
Dạng của hàm tự tương quan cung cấp phương pháp lựa chọn giá trị tối ưu
của δ trong trường hợp kênh AWGN. Giá trị của δ có thể cố định một giá trị ưu
tiên với một dạng xung UWB được chọn. Giá trị tốt nhất để sử dụngδ có thể xác
định khi tính toán hệ số tự tương quan của xung đã chọn. Giá trị tối ưu của δ cho
mỗi dạng sóng được chỉ ra trên Bảng 3.1.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3: Truyền thông UWB
Vũ Thanh Tùng D2001VT 32
Hình 3.4: Hàm tự tương quan chuẩn hoá của các dạng sóng khác nhau, và với một số độ
rộng xung khác nhau trong đó tp1=0.7521 ns, n=2,5,14; tp2=0.5 ns, n=2,5; với n là bậc
của xung Gaussian.
3.1.2 Điều chế pha hai trạng thái (BPSK)
Điều chế pha hai trạng thái có thể định nghĩa như là một phương pháp điều
chế dạng xung. Do pha trong hệ thống truyền thông sóng sin kết hợp với độ trễ của
sóng sin, sử dụng thường xuyên thuật ngữ pha trong UWB có thể gây lầm lẫn. Tuy
nhiên, sử dụng thuật ngữ BPSK đã trở nên phổ biến trong lí thuyết UWB, do đó nó
vẫn được tiếp tục sử dụng ở đây. Điều chế pha hai trạng thái dễ hiểu bởi nó được
điều chế bằng cách đảo dạng xung của một xung nào đó; do đó có công thức sau:
( )i is p tσ= 1, 1iσ = − (3.5)
Để tạo hệ thống nhị phân dựa vào phương pháp đảo xung cơ bản p(t). Tham
số σ thường được biết là trọng số xung, nhưng ở đây nó được gọi là tham số dạng.
Với một hệ thống nhị phân hai dạng xung s1, s2 được định nghĩa đơn giản là
s1=p(t) và s2=-p(t).
Bởi vì PPhần mềm luôn luôn phải trễ các xung, trong giới hạn khi các xung được
phát liên tục PPhần mềm sẽ luôn “lãng phí” thời gian khi xung không được phát. Nếu
PPhần mềm trễ một xung thì BPSK có thể phát lượng xung gấp đôi, và do đó gấp đôi
lượng thông tin, qua đó với một hệ thống với mọi yếu tố khác tương đương hệ
thống điều chế BPSK có tốc độ gấp đôi.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3: Truyền thông UWB
Vũ Thanh Tùng D2001VT 33
...