Úplný opis

915MHz RFID antény Yagi vysoký zisk antény uwb anténa Technické vlastnosti UWB (1) na Vysokej prenosovej rýchlosti a veľkého priestor Podľa Shannon kanála kapacita vzorca, v aditívny biely Gaussova hluku (AWGN) kanál, horná hranica chyby, prenosovej rýchlosti systému je: C = B × log2 (1 + SNR) (1) Medzi nimi, B (jednotka: Hz) je kanál šírky pásma, a SNR je signál-šum.V UWB systém, signál šírku pásma B je rovnako vysoká ako 500 mhz až 7,5 GHz.Preto, aj keď signálu od šumu SNR je veľmi nízky, UWB systém môže dosiahnuť prenosovej rýchlosti niekoľko sto megabitov na 1 Gb / s v priebehu krátkej vzdialenosti.Napríklad, ak je 7 GHz pásmo sa používa, teoretické kanál kapacity môže dosiahnuť 1 Gb / s, aj keď signál-šum je tak nízke, ako -10 dB.Preto, použitie technológie UWB na krátke vzdialenosti, vysoko-rýchlostný prenos príležitostiach (ako high-rýchlosť WPAN) je veľmi vhodné, a môže výrazne zvýšiť priestor.Teoretický výskum ukazuje, že dosiahnuteľné miesta kapacita WPAN na základe UWB je 1 až 2 rády vyššia ako aktuálna WLAN štandardu IEEE 802.11.a. (2) Vhodné na krátke vzdialenosti, komunikačné Podľa FCC predpismi, radiatable moc UWB systémov je veľmi obmedzená.Celková radiated power v 3.1 GHz až 10.6 GHz pásmo je len 0.55 mW, ktorá je omnoho nižšia než tradičné narrowband systémov.Ako prenosové vzdialenosti zvyšuje intenzita energie bude naďalej chátrať.Preto je prijímaný signál-šum môže byť vyjadrená ako funkcia prepravnej vzdialenosti SNRr (d).Podľa Shannon vzorec, kanál, kapacita môže byť vyjadrená ako funkcia vzdialenosti C (d) = B × log2 [1 + SNRr (d)] (2) okrem toho, ultra-wideband signály majú veľmi bohaté na frekvenčné zložky.Ako všetci vieme, bezdrôtové kanály vykazujú rôzne vyblednutiu charakteristiky v rôznych frekvenčných pásmach.Ako prenosové vzdialenosti zvyšuje, vysokou frekvenciou signálu mizne veľmi rýchlo, čo má za následok skreslenie UWB signálu, ktoré vážne ovplyvňujú funkčnosť systému.Výskum ukazuje, že pri vzdialenosti medzi vysielačmi je menej ako 10m, kanál kapacita UWB systému je vyššia ako WLAN systému v 5 ghz pásme, a ak je vzdialenosť medzi vysielačmi presahuje 12 m, výhodou UWB systém v kanála kapacita bude už neexistujú.Preto UWB systém je vhodný najmä pre krátke vzdialenosti komunikácie. (3) Má dobré spolunažívanie a dôvernosť informácií v Dôsledku veľmi nízke vyžarovanie spektrálna hustota UWB systémov (menej ako -41.3 dBm / MHz), pre tradičné narrow-band systémy, spektrálna hustota UWB signálov je dokonca nižšia ako hladinu hluku v pozadí.Rušenia UWB signály na narrow-band systémov možno považovať za širokopásmový biely šum.Preto UWB systém má dobré spolunažívanie s tradičným úzkym-pásmový systém, ktorý je veľmi prospešné pre zlepšenie využitia miera stále pevne bezdrôtový spektra zdrojov.V rovnakom čase, extrémne nízke vyžarovanie spektrálnej hustoty robí UWB signály veľmi skryté a ťažko zachytiť, čo je veľmi prospešné pre zlepšenie dôvernosť komunikácie. (4) Silné multipath rozlíšenie a vysokú presnosť určenia polohy, Pretože UWB signály používať úzke impulzov s veľmi krátke trvanie, ich časové a priestorové rozlíšenie schopnosti sú veľmi silné.Preto, multipath rozlíšenie UWB signálov je veľmi vysoká.Extrémne vysoká multipath rozlíšenie schopnosť dáva UWB signály s vysokou presnosťou rozsahu a určenia polohy schopnosti.Pre komunikačné systémy, multipath rozlíšenie UWB signály musia byť dialectically analyzované.Čas selektivity a frekvencia selektivity bezdrôtový kanály sú kľúčovými faktormi, ktoré obmedzujú výkon bezdrôtových komunikačných systémov.V narrow-band systémy, nevyriešené multipath spôsobí vyblednutie, a UWB signály sa môžu oddeliť a spojiť ich s použitím rozmanitosť príjem techniky.Preto UWB systém má silnú schopnosť odolávajú vyblednutiu.Je však veľmi vysoká multipath rozlíšenie UWB signály aj výsledky v ťažkej dobe rozptyl signálu energie (frekvencia selektívne fading) a príjemca musia obetovať dostatočné zložitosť (zvýšenie rozmanitosti hmotnosť) zachytiť dostatočný signál energie.To bude predstavovať vážne výzvy, aby sa prijímač dizajn.V skutočnej UWB systém, dizajn, šírka pásma signálu a prijímač zložitosť musí byť ohrozená, ak chcete získať Ideálny pomer cena / výkon. (5) Malé rozmery a nízku spotrebu energie tradičné technológie UWB nevyžaduje sínusovej dopravcu.Údaje sa zmenia a budú sa prenášať na nanosekundách alebo sub-nanosekundách baseband úzke pulz.Prijímač používa correlator priamo detekciu signálu.Vysielač nevyžaduje zložité nosná frekvencia modulácie / demodulation obvody a filtre.Preto, zložitosť systému môže byť výrazne znížené, a objem a príkon vysielač môže byť znížená.FCC je nové vymedzenie UWB zvýšila náročnosť implementácie dopravcu bez impulzu formovanie určitej miery, ale s vývojom polovodičových technológií a neustály vznik nových impulzov generácia technológie UWB systémov stále zdediť tradičné UWB malé rozmery a nízku spotrebu energie.Funkcie. 3 UWB pulz tvarovanie technológia Akékoľvek digitálny komunikačný systém musí použiť signál, ktorý zodpovedá kanál dobre mať informácie.Pre lineárna modulácia systémov, zmenia signál môže byť jednoznačne vyjadrená ako: s (t) = ∑Ing (t -T) (3) Kde V je diskrétne údaje symbol postupnosti účtovná informácie; T je dátový symbol trvania; g (t) je čas-domény v tvare stave.Mnohých faktorov, ako je napríklad operačný frekvenčné pásmo komunikačný systém, signálu pásma žiarenia spektrálnej hustoty, out-of-band žiarenia, prenos výkonu a implementáciu zložitosť závisí na dizajn g (t).Pre UWB komunikačných systémov, šírky pásma tvarované signál g (t) musí byť väčšia ako 500 MHz a signálom energie by mala byť sústredená v 3.1 GHz až 10.6 GHz band.Skoro UWB systémov, ktoré sa používajú nanosekundách / sub-nanosekundách dopravcu bez Gaussova jedného cyklu impulzy, a signál spektra bola sústredená pod 2 GHz.FCC je predefinovanie z UWB a rozdelenie spektra zdrojov predstavila nové požiadavky na signál formovanie a tvarovanie signálu schémy, musia byť upravené.V posledných rokoch, mnoho účinných metód objavili, ako dopravcu modulácia založené na formovanie technológie, Pustovník orthogonal pulz tvarovanie, eliptické sférické vlny (PSWF) orthogonal tvarovanie impulzov, atď. 3.1 Gaussova jedného cyklu pulz Gaussovské jedného cyklu impulz, ktorý je odvodený Gaussova pulz, je najviac zástupca dopravcu-free pulz.Pulz vln z každej objednávky môžu byť získané postupne vyplývajúce Gaussovské prvý derivátu.Ako poradie pulzný signál sa zvyšuje, počet nulu-priechodoch sa postupne zvyšuje, a centrum frekvencia signálu posúva smerom vysokých frekvencií, ale signálu pásma nemení výrazne a relatívna šírka pásma postupne klesá.Skoro UWB systémov, ktoré sa používajú prvej objednávky a druhého rádu strukovín a frekvenciu signálu komponent pokračovanie z DC na 2 GHz.Podľa FCC je nové vymedzenie UWB, sub-nanosekundách impulzov order 4 alebo vyššej, musí byť použité na zabezpečenie radiačnej spektrum požiadaviek.Obrázok 3 ukazuje typickú 2ns Gaussova jedného cyklu pulz. 3.2 Formovanie technológie nosnej modulácie V zásade, ako dlho, ako signál -10dB pásma je väčšia ako 500 mhz, môže stretnúť UWB požiadavky.Preto, tradičný signál tvarovanie schémy pre dopravcu na báze komunikačné systémy môžu byť transplantované do UWB systémov.V tomto čase, ultra-wideband signál dizajn je prevedený do low-pass pulz dizajn, a signál spektrum môže byť flexibilne presunutý na frekvencii osi prostredníctvom dopravcu modulácie.V tvare impulzu s nosnej vlny môžu byť vyjadrené ako: w (t) = p (t) cos (2nfct) (0≤t ≤Tp) (4) Medzi nimi, p (t) je pásme pulz trvanie Tp; fc je nosná frekvencia, že je, centrum frekvencie signálu.Ak spektra v pásme impulz p (t) je P (f), potom spektrum konečného tvaru impulzu je: možno vidieť, že spektrum tvare impulzu závisí od pásme impulz p (t), tak dlho, ako -10dB pásma p (t) je väčšia ako 250 MHz, to môže splniť UWB dizajn requirements.By úprava nosnej frekvencii fc, signál spektrum môže byť v rozmedzí 3.1 GHz až 10.6 GHz Pohybovať pružne.Ak kombinácii s frequency hopping (FH) technológie, to môže ľahko vytvoriť frequency hopping multiple access (FHMA) systému.Tento impulz tvarovanie technika bola prijatá v mnohých IEEE 802.15.3 štandardné návrhy.Obrázok 4 je typický kosínus impulz s nosným oprava, centrum frekvencia je 3.35 GHz, a -10 dB šírku pásma je 525 MHz. 3.3 Hermite kvadratúrnej pulz Hermite pulzy sú triedy orthogonal pulz formovanie metód prvýkrát navrhnutá pre vysokú rýchlosť UWB komunikačných systémov.V kombinácii s multi-ary pulzná modulácia môže efektívne zlepšiť systém prenosovej rýchlosti.Tento typ pulz priebeh je odvodené od Hermite polynóm.Vlastnosti tohto impulzu tvarovanie metódy sú: energia je sústredená na nízke frekvencie a frekvenčné spektrum každá objednávka je veľmi odlišné.Je potrebné použiť dopravcu presunúť spektra, aby spĺňali požiadavky FCC. 3.4 PSWF kvadratúrnej pulz PSWF pulz je druh približnú "time-band-limited" signál, ktorý má veľmi ideálny účinok v analýze band-limited signál.V porovnaní s Hermite pulz, na PSWF pulzu