Новая 1 шт. UWB антенна UWB

Описание продукта:

UWB Технические характеристики

(1) Высокая скорость передачи, емкость пространства

Согласно формуле пропускной способности канала Шеннона, верхнее Связывание безотказной скорости передачи в аддитивных белых гаусских каналах шума (AWGN):

C = B × log2 (1 + SNR)

(1)

Среди них B (единица: Гц)-это полоса пропускания канала, SNR-это отношение сигнал-шум. В системе UWB полоса пропускания сигнала B до 500 МГц ~ 7,5 ГГц. В результате UWB системы могут достичь скорости передачи в сотнях мегабит до 1 ГБ/сек. на короткие расстояния, даже при низком SNR. Например, с пропускной способностью 7 ГГц, емкость канала может достигать 1 ГБ/сек., даже при соотношении сигнал-шум как низкая, как-10 дБ. Поэтому технология UWB, используемая в коротких расстояниях высокоскоростной передачи (например, высокоскоростной WPAN) очень подходит, может значительно улучшить емкость пространства. Как показывают исследования, космическая емкость WPAN на основе UWB на 1-2 размера выше, чем текущий стандарт WLAN IEEE 802.11.a.

(2) подходит для связи на коротком расстоянии

Согласно правилам FCC, радиационная мощность UWB системы очень ограничена, и общая Излучаемая мощность в частотном диапазоне 3,1 ГГц до 10,6 ГГц составляет всего 0,55 МВт, гораздо ниже, чем традиционная узкополосная система. По мере увеличения расстояния передачи мощность сигнала будет по-прежнему снижаться. Поэтому полученное Соотношение сигнал-шум может быть выражено как функция SNRr (d) расстояния передачи. Согласно формуле, емкость канала может быть выражена как функция расстояния

C (d) = B × log2 [1 + SNRr (d)] (2)

Кроме того, ультраширокополосные сигналы обладают чрезвычайно богатым содержанием частоты. Хорошо известно, что Беспроводные каналы имеют различные характеристики выцветания в различных частотных диапазонах. По мере того как расстояние передачи увеличивает высокочастотный сигнал выцветания очень быстро, что привело к искажению сигнала UWB, что сильно влияет на производительность системы. Исследования показывают, что когда расстояние между трансиверами меньше 10 м, емкость канала UWB системы выше, чем у WLAN системы 5 ГГц Диапазон частот. Когда расстояние между трансиверами превышает 12 м, преимущества системы UWB в пропускной способности канала не будут. Поэтому система UWB особенно подходит для связи с коротким диапазоном.

(3) имеет хорошее сообщение и конфиденциальность

В связи с чрезвычайно низкой спектральной плотностью UWB системы (менее-41,3dbm/MHz) спектральная плотность UWB сигнала даже ниже фонового уровня шума для обычных узкополосных систем. Помехи UWB сигнала к узкополосной системе можно расценивать как широкополосный белый шум. Таким образом, система UWB хорошо сосуществует с традиционной узкополосной системой, которая очень полезна для улучшения использования все более напряженного радиочастотного спектра. В то же время, чрезвычайно низкая спектральная плотность излучения делает сигнал UWB сильным сокрытием и трудно быть перехлестным, что очень выгодно для улучшения конфиденциальности связи.

(4) многоканальное разрешение, точность позиционирования

Сигнал UWB с очень короткой длительностью узкого импульса, его время и пространство очень сильны. Поэтому многоканальное разрешение сигналов UWB является чрезвычайно высоким. Очень высокое многоканальное разрешение UWB сигнала, чтобы дать Высокоточный диапазон, возможности позиционирования. Для систем связи, многоканальное разрешение UWB сигналов должно быть диалецировано. Выбор времени и выбор частоты беспроводного канала являются основными факторами, которые ограничивают производительность системы беспроводной связи. В узкополосных системах, выцветание мультитраектории может привести к выцветанию, и сигналы UWB могут отделить их и использовать различные методы приема, чтобы комбинировать их. Таким образом, система UWB имеет сильную способность анти-выцветания. Тем не менее, чрезвычайно высокое многоканальное разрешение UWB сигналов также приводит к заметной дисперсии времени (частотное селективное выцветание) энергии сигнала, и приемник должен пройти расходы по сложности (увеличивая разнообразие), чтобы запечатлеть достаточную энергию сигнала. Это вызовет большую проблему с дизайном приемника. В фактическом дизайне UWB системы, полоса пропускания сигнала и степень сложности приемника должны быть свернуты, чтобы получить

Идеальная цена.

(5) Малый размер, низкое энергопотребление

Традиционная технология UWB без синусоидальной несущей волны, данные модулируются в nanosecond sub-nanosecond или узкой baseband передачи, приемник с помощью correlator для завершения обнаружения сигнала. Трансиверы не требуют сложного несущего частотного модуляции/Демодуляции цепей и фильтров. Таким образом, сложность системы может быть значительно снижена, и размер трансивера и энергопотребление могут быть уменьшены. Тем не менее, с разработкой полупроводниковой технологии и непрерывным возникновением новой импульсный генератор, система UWB по-прежнему наследует преимущества традиционной системы UWB, такой как малый размер и низкое энергопотребление.

3 UWB технология формирования импульсов

Любая цифровая коммуникационная система, сигнал должен быть использован для соответствия каналу для переноски хорошей информации. Для системы линейной модуляции модулированный сигнал может быть равномерно выражен как:

S (t) = & Sigma; Ing (t-T) (3)

Где, в является последовательностью дискретных символов данных, несущих информацию; T-Длительность символа данных;

G (t)-форма сигнала для формирования во времени домена. Множество факторов, таких как Рабочая частотная полоса, полоса пропускания сигнала, спектральная плотность излучения, внешнее излучение, производительность передачи и сложность выполнения зависят от дизайна g (t).

Для системы связи UWB полоса пропускания сигнала g (t) должна быть больше 500 МГц, и энергия сигнала должна быть концентрирована в 3,1 ГГц до 10,6 ГГц Диапазон частот. Ранние системы UWB используют nanosecond/sub-nanosecond second-order carrierless Gaussian pulse, спектр сигнала концентрируется ниже 2 ГГц. Переопределение UWB FCC и распределение спектральных средств устанавливают новые требования для формирования сигнала и схемы формирования сигнала должны быть скорректированы. В последние годы было много эффективных методов, таких как технология формирования, основанная на модуляции несущей, отмели ортопедической формы импульса, эллиптической сферической волне (PSWF) ортопедической формы импульса.

3,1 Гаусса одиночный импульс

Гауссийский одноцикличный пульс или гауссийский Пульс каждой производной, является наиболее репрезентативным импульсом без несущей. Каждый заказ импульсной формы сигнала может быть получен последовательным выводом гаусской первой производной.

По мере увеличения заказа импульсного сигнала Количество точек нулевого перехода постепенно увеличивается, а Центральная частота сигнала переходит на высокую частоту, но полоса пропускания сигнала не имеет явных изменений, и относительная полоса пропускания постепенно уменьшается. Ранняя система UWB с использованием первого заказа, импульса второго заказа, компонентов частоты сигнала от постоянного тока до 2 ГГц. В соответствии с новым определением UWB FCC, sub-nanosecond импульсы выше 4-го заказа должны быть использованы для удовлетворения требований к спектру излучения. На рисунке 3 показан типичный гаусский монопод 2ns.

3,2 технология модуляции несущей

В основном, до тех пор, пока полоса пропускания сигнала-10 дБ больше 500 МГц, чтобы удовлетворить требования UWB. Таким образом, традиционные схемы формирования сигнала для несущих систем связи могут быть портированы на системы UWB. В этот момент, ультра-широкополосный сигнал дизайн в низкочастотный импульсный дизайн, несущая частотная модуляция через спектр сигнала может быть гибкой на ходу.

Формирующий Пульс с несущей может быть выражен как:

W (t) = p (t) cos (2 & pi; fct) (0 t Tp) (4)

Среди них p (t) для длительности импульсного Tp baseband; Частота носителя fc, частота центра сигнала. Если спектром baseband pulse p (t) является P (f), то спектр конечного формирования импульса:

Можно увидеть, что спектр формирующего импульса зависит от baseband pulse p (t), таким образом, требования к дизайну UWB могут быть удовлетворены до тех пор, пока полоса пропускания p (t)-10 дБ превышает 250 МГц. Регулируя частоту носителя fc, можно сделать спектр сигнала в диапазоне 3,1 ГГц ~ 10,6 ГГц

Вокруг гибкого движения. В сочетании с технологией очистки частоты (FH) вы можете легко создать систему многократного доступа (FHMA). Этот метод формирования импульсов используется во многих стандартных предложениях IEEE 802.15.3a. На рисунке 4 показан типичный модифицированный косиновый Пульс с центральной частотой 3,35 ГГц и a-10 дБ пропускной способностью 525 МГц.

3,3 хермите Ортогональный импульс

Гермитовый Пульс является типом ортопедического импульсного формирования, который был сначала предложен для высокоскоростных систем связи UWB. В сочетании с Многополосной импульсной модуляцией может эффективно улучшить скорость передачи системы. Такие импульсные формы сигналов производятся из гермитовых полиномов. Этот метод формирования импульсов отличается: энергия концентрируется в низкочастотной, разница в форме волны между различными этапами большой разницы, необходимо удалить несущее волновой спектр, чтобы удовлетворить требования FCC.

3,4 pswf Ортогональный импульс

PSWF pulse-это тип приблизительного "ограниченного диапазона времени" сигнала, который имеет очень хороший эффект в ограниченном диапазоне сигналов.

По сравнению с гермитовыми импульсами, пульсы PSWF могут быть спроектированы непосредственно на целевой диапазон и требования к полосе пропускания без необходимости сложного модуляции несущей для спектрального переключения. Таким образом, пульс PSWF-это бескаркасная технология формирования, которая облегчает Упрощение сложности трансивера.

4 UWB Модуляция и технология множественного доступа

Модуляция относится к тому, как сигналы передают информацию. Он не только определяет действительность и надежность системы связи, но и влияет на структуру спектра сигнала и сложности приемника. Для нескольких технологий доступа, чтобы решить проблему нескольких пользователей, чтобы поделиться каналом, разумная схема множественного доступа может значительно улучшить многопользовательскую емкость при одновременном уменьшении межпользовательских помех. Схемы модуляции, используемые в UWB системах, могут быть разделены на две широкие категории: Модуляция на основе ультра-широкополосных импульсов, ортодональной многонесущей модуляции на основе OFDM. Несколько технологий доступа включают в себя: Время перехода Множественный доступ, частоточистка Множественный доступ, прямой спред-код деление Множественный доступ, разделение длины волны Множественный доступ. В конструкции системы возможно разумное сочетание способа модуляции и метода множественного доступа.

4.1UWB технология модуляции

(1) импульсная модуляция

Модуляция импульсного положения (PPM)-это Схема Модуляции, которая использует положение импульса для передачи данных. Количество использованных дискретных символических состояний может быть разделено на бинарный PPM (2 PPM) и мульти-PPM (MPPM). В этот режим модуляции, пульс может произойти в течение одного повторения импульсов период есть 2 м импульсный позиции, а затем импульсный позиции, а также символ Государственный соответствие «один к одному. Согласно связи между расстоянием между прилегающим импульсом и шириной импульса, он может быть разделен на частичное совпадение PPM и ортопедический PPM (OPPM). В частичном совпадении PPM, для обеспечения надежности передачи системы, Обычно выбирается, что прилегающие шипы являются отрицательными пиковыми точками импульсной автоматической корреляции, таким образом, максимальное расстояние эвклида от прилегающих символов. В OPPM положение импульса обычно определяется с интервалами ширины импульса. Приемник использует correlator для последовательного обнаружения в соответствующем месте. В связи со сложностью и ограничением мощности системы UWB, в практическом использовании, общий метод модуляции 2 ppm или 2 oppm.

Преимущество PPM в том, что он должен только контролировать положение импульса в соответствии с символом данных и не должен контролировать амплитуду пульса и полярность, чтобы облегчить модуляцию и демодуляцию с более низким сложности. Поэтому PPM является широко используемым методом модуляции в ранних системах UWB. Однако в связи с однополярным характером сигнала PPM дискретные спектральные линии повышенной амплитуды часто существуют в спектре излучения. Без подавления этих линий будет трудно удовлетворить требования FCC К спектру излучения.

(2) амплитудная модуляция импульса

Амплитудная Модуляция импульса (PAM)-это число

Система связи слов является одним из наиболее часто используемых методов модуляции. В системе UWB многобинарная PAM (MPAM) не должна использоваться с учетом сложности и эффективности электропитания. Существует два способа, которые PAM обычно используется в UWB системах: on-off keying (OOK) и binary phase shift keying (BPSK). Первый может использовать Непоследовательное Обнаружение для уменьшения сложности приемника, в то время как последнее когерентное обнаружение может лучше обеспечить надежность передачи.

По сравнению с 2PPM, BPSK может получить более высокую надежность передачи под той же радиационной мощностью, и нет дискретного спектра в спектре излучения.

(3) Модуляция сигналов

Модуляция формы волны (PWSK) сочетается с гермитовыми импульсами и другими предложенными многотогональными модуляциями формы волны. В этом модуляционном способе для передачи данных используются взаимно ортопедические формы импульсного сигнала энергии M, и каждая импульсная форма сигнала соответствует одному символом М-ary. На приемном конце, используя M параллельные Корреляторы для приема сигнала, использование максимального обнаружения шансов для завершения восстановления данных. Благодаря одинаковой энергии различных импульсов эффективность передачи может быть увеличена без увеличения излучаемой мощности. При одинаковой ширине импульса можно достичь более высокой скорости передачи символа, чем MPPM. При одинаковой скорости символа его эффективность и надежность выше MPAM. Поскольку эта модуляция требует большего количества фильтров и корреляторов, ее применение более сложное. Таким образом, он меньше используется в практичных системах и в настоящее время ограничен в сфере изучения.