Технологии и применение сверхширокополосной

Технологии и применение
сверхширокополосной связи
Кадыров Анварходжа Асатуллаевич
Заместитель начальника Службы анализа ЭМС
ГУП «UNICON.UZ»
Почему сверхширокополосный?
Используется последовательность импульсов с очень короткой
длительностью. Сигнал не имеет несущей частоты
Time-domain behavior
1
1
0
Импульсная
модуляция
Frequency-domain behavior
время
3
частота
10 GHz
(FCC Min=500Mhz)
0
1
0
1
Частотная
модуляция
2.4
GHz
Способы модуляции
Длительность импульса порядка наносекунд и сотен пикосекунд;
Энергия концентрируется в полосе 2-6 GHz;
•
Временная позиционно-импульсная
модуляция (Pulse Position Modulation,
PPM)
•
Амплитудно-импульсная модуляция
(Pulse Amplitude Modulation, PAM)
•
Манипуляция включениевыключение (On-Off Keying (OOK)
•
Бифазная модуляция (Bi-Phase
Modulation, BPSK)
Выделяемый спектр
Bluetooth,
802.11b
Бесшнуровые
телефоны
Микроволновые
печи
PCS
Мощность
излученного
сигнала
GPS
• Регулирование ФКС США позволяет перекрывание спектра UWB
802.11a
“Норма части 15”
-41 dBm/Mhz
Спектр UWB
1.6 1.9
2.4
3.1
5
Частота (Ghz)
 Правила ФКС от 14 февраля 2002 г.
10.6
Теоретическая зависимость скорости от
дальности действия
UWB
UWBпозволяет
позволяетдостичь
достичьзначительной
значительнойпропускной
пропускной
способности
способностина
наблизких
близкихрасстояниях
расстояниях
Производительность при различных видах
модуляции
Движущие силы развития UWB
• Второе дыхание после разрешения ФКС 2002 года
– 7.5 ГГц от 3.1 ГГц до 10.6 ГГц выделены на безлицензионной основе
в США
• Очень высокие скорости передачи
– 500 Mбит/с может быть достигнуто на расстоянии 3 м
• Крайне низкое энергопотребление
– удобно для устройств с батареями
• Простота реализации приемо-передающих устройств
– Относительно низкая стоимость
Общие характеристики UWB
•
•
•
•
•
•
Крайне низкая энергия сигнала (менее 1 мВт)
Крайне затруднен перехват сигнала и его подавление
– Генерация краткосрочных импульсов приводит к очень широкой
полосе с низкой плотностью мощности
– Низкая спектральная плотность мощности также приводит к
минимальным помехам к другим службам
Устойчивость к многолучевым задержкам
Простота схемотехнических решений генерации и обработки сигнала
Свойства определения местоположения – радар, локация и
позиционирование
– Высокая точность определения порядка сантиметров благодаря
детектированию фронта краткосрочных импульсов
– свойство «прохождения» через преграды (стены, здания,…)
Низкая стоимость
– идельно подходит для миниатюрных реализаций в едином чипе
Применение UWB №1 : WPAN
Мобильные
средства
сотовый
телефон
STB
HDTV
Аудиовидео
камеры
игрушки
MP3
смартфоны
tablettablet-PC
DVDDVD-плееры
ноутбуки
колонки
сканеры
внешние накопители
аудио
системы
КПК
принтеры
Компьютеры и
периферия
Однафизическая
физическаяплатформа
платформадля
длявсего
всего
Одна
Применение UWB №2
•
Позиционирование, Определение местоположения
В условиях многолучевого распространения
Obscured Environments
•
Радиосвязь
В условиях многолучевого распространения
Высокая скорость на близкие расстояния
Низкая вероятность стороннего вмешательства или помехи
•
Применения для радаров и сенсорных сетей
Военные и гражданские применения
Службы спасения
Применения для медицинского мониторинга за здоровьем
WBAN – Wireless body area networks
Высокая надежность сбора и передачи информации о
здоровье
•
Взаимосвязанные стандарты
•
•
•
•
•
•
IEEE 802.15 : Wireless Personal Area Network (WPAN)
IEEE 802.15.1 : Bluetooth, 1Mbps
IEEE 802.15.3 : WPAN/high rate, 50Mbps
IEEE 802.15.3a: WPAN/Higher rate, 200Mbps, UWB
IEEE 802.15.4 : WPAN/low-rate, low-power, mW level, 200kbps
ITU-R Recommendation SM.1754 Measurement techniques if ultrawideband transmissions
• ITU-R Recommendation SM.1755 Charasteristics of ultra-wideband
technology
Принципы позиционирования
• Вычисление времени
прихода (Time of Arrival,
TOA & Round Trip Delay,
RTD)
• Вычисление разницы в
задержке (Time Difference
of Arrival, TDOA)
• Вычисление угла прихода
(Angle of arrival, AOA)
Фирмы занимающиеся в этой области
Æther Wire & Location (США) (http://www.aetherwire.com )
• Маломощные, миниатюрные устройства определения местоположения и
связи.
• Проекты DARPA (Агентство передовых оборонных исследовательских
проектов)
Intel (США) (http://www.intel.com/technology/itj/q22001/articles/art_4.htm )
• UWB для связи между устройствами вместо компьютерных сетей
(решение wireless USB);
Pulse-Link (США) (Fantasma Networks IP) (http://www.pulselink.net/default.htm )
• Развитие платформы UWB для беспроводного видео, связи на короткое и
большое расстояние, позиционирование.
Time Domain (США) (технология Pulse-ON) (http://www.time-domain.com )
• Беспроводной доступ (Home WLAN), Локация высокой точности, трэкинг,
портативный радар высокого разрешения
MultiSpectral Solutions, Inc (MSSI) (США) (http://www.multispectral.com )
• Высокоскоростные сети связи, радары, системы локации для обнаружения
людей и картографирования, интеллектуальные транспортные системы.
XtremeSpectrum (США) (http://www.xtremespectrum.com )
McEwan Techologies (США) (http://www.mcewantechnologies.com )
• Радарные и сенсорные технологии McEwan Technologies.
Wisair (Израиль) (http://www.wisair.com)
Спасибо за внимание