Новинка 1 шт UWB ультра Широкополосная Антенна

Описание

Новинка 1 шт UWB ультра Широкополосная Антенна

Технические характеристики UWB

(1) Высокая скорость передачи и большая ВМЕСТИТЕЛЬНОСТЬ

В соответствии с формулой емкости канала Шеннона верхняя граница скорости передачи без ошибок в аддитивном канале Gauss white noise (AWGN):

C = B x log2 (1 + SNR)

(1)

Среди них B (единица: Гц) является пропускной способностью канала и SNR имеет отношение сигнал-шум. В системе UWB полоса пропускания сигнала B составляет от 500 МГц до 7,5 ГГц. Поэтому, даже если отношение сигнал-шум (SNR) очень низкое, система UWB может достичь скорости передачи от нескольких сот до 1 ГБ/сек. на коротком расстоянии. Например, если используется полоса пропускания 7 ГГц, фактическая емкость канала может достигать 1 ГБ/сек., даже если соотношение сигнал/шум не превышает-10 дБ. Поэтому очень уместно применять технологию UWB для короткой высокоскоростной передачи (например, высокоскоростной WPAN), что может значительно увеличить емкость пространства. Исследования показывают, что емкость WPAN на основе UWB на 1 ~ 2 порядка выше, чем текущий стандарт WLAN IEEE 802.11.a.

(2) подходит для связи на короткие расстояния

Согласно правилам FCC, излучаемая мощность системы UWB очень ограничена, а общая мощность излучения от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц составляет всего 0,55 МВт, гораздо ниже, чем у традиционной узкополосной системы. С увеличением расстояния передачи мощность сигнала будет и далее снижаться. Поэтому полученный SNR может быть выражен как функция SNRr (d) расстояния передачи. Согласно формуле Шеннона, Емкость канала может быть выражена как функция расстояния.

C (d) = B x log2 [1 + SNRr (d)] (2)

Кроме того, сигналы UWB обладают чрезвычайно богатыми частотными компонентами. Как мы все знаем, беспроводные каналы показывают различные характеристики выцветания в различных частотных диапазонах. По мере увеличения расстояния передачи Высокочастотный сигнал быстро снижается, что приводит к искажению сигнала UWB и значительно влияет на производительность системы. Исследования показывают, что когда расстояние между трансиверами составляет менее 10 м, емкость канала системы UWB выше, чем у системы WLAN в диапазоне 5 ГГц. Когда расстояние между трансиверами превышает 12 м, преимущество системы UWB в емкости канала не будет. Поэтому система UWB особенно подходит для связи на короткие расстояния.

(3) хорошее соналичие и тайна

Потому что плотность спектра излучения UWB системы очень низкая (менее-41,3 дБм/МГц), спектральная плотность сигнала UWB даже ниже уровня фонового шума для традиционной узкополосной системы. Помехи сигнала UWB на узкополосную систему можно расценивать как широкополосный белый шум. Таким образом, система UWB имеет хорошее созвучие с традиционной узкополосной системой, которая очень выгодна для улучшения использования все более напряженных радиочастот. В то же время, очень низкая спектральная плотность делает UWB сигнал очень скрытым и трудно перехлестать, что очень полезно для улучшения связи секретности.

(4) сильное многоканальное разрешение и высокая точность позиционирования

Из-за короткой длительности импульса сигнала UWB, способность разрешения времени и пространства сигнала очень сильна. Поэтому Многоточечное разрешение сигнала UWB очень высокое. Высокое Многоточечное разрешение дает сигнал UWB высокую точность в диапазоне и позиционировании. Для систем связи многоканальное разрешение сигналов UWB должно быть проверено на диерическом уровне. Выбор времени и частотная селективность беспроводного канала являются основными факторами, которые ограничивают производительность беспроводной системы связи. В узкополосных системах неразличимый многоточечный путь приведет к выцветанию, а сигналы UWB могут быть разделены и объединены с помощью технологии разного приема. Поэтому система UWB обладает сильной способностью сопротивляться выцветанию. Тем не менее, высокая многоточечная Разрешающая способность сигналов UWB также вызывает сильную дисперсию во времени (селективное выцветание частоты) энергии сигнала, и приемник должен улавливать достаточно энергии сигнала в ущерб сложности (увеличение веса разнесения). Это станет тяжелой проблемой для конструкции приемника. В фактическом дизайне системы UWB необходимо учитывать дисбаланс между пропускной способностью сигнала и сложностью приемника.

Идеальный стоимость тестирования производительности.

(5) малый объем и низкое энергопотребление

Традиционная технология UWB не требует синусоидального носителя, данные модулируются на наносекундном или наносекундном узком пульсе, и приемник использует корреллятор для завершения обнаружения сигнала напрямую. Трансивер не требует сложных схем модуляции/Демодуляции частоты несущей и фильтров. Поэтому сложности системы могут быть значительно снижены, а объем и энергопотребление трансивера можно уменьшить. Новое определение FCC to UWB в некоторой степени увеличивает трудность реализации несущей свободной формы пульса. Однако, с разработкой полупроводниковой технологии и непрерывным появлением новой технологии импульсного поколения, система UWB по-прежнему наследует характеристики небольшого размера традиционного UWB и низкого энергопотребления.

3 UWB технология формирования импульсов

В любой цифровой системе связи должна использоваться информация, совпадающая с каналом. Для систем линейной модуляции модулированные сигналы могут быть равномерно выражены как:

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

Среди них, в является последовательностью дискретных символов данных, несущих информацию, и T-Длительность символов данных.

G (T)-Форма волны во времени. Многие факторы, такие как диапазон частот системы связи, пропускная способность сигнала, плотность спектра излучения, излучение диапазона, производительность передачи, и сложности связи зависят от дизайна G (T).

Для системы связи UWB полоса пропускания формирующего сигнала G (T) должна быть больше 500 МГц, и энергия сигнала должна быть сосредоточена в диапазоне частот от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц. Ранняя UWB система использует nanosecond/sub nanosecond несущую свободную Gauss одиночный пульс, и спектр сигнала концентрирован ниже 2 ГГц. Переопределение FCC UWB и распределение спектральных ресурсов поднимают новые требования к формирования сигнала, и схема формирования сигнала должна быть скорректирована. В последние годы было много действенных методов, таких как формирующая технология, основанная на несущей модуляции, орфогональное формование отельника и PSWF орфогональное формование импульса.

3,1 Gauss одиночный цикл импульса

Один цикл пульса Гаусса, то есть производная пульса Гаусса, является наиболее репрезентативным несущим свободным пульсом. Формы импульсных сигналов каждого порядка могут быть получены путем последовательного получения первой производной Гаусса.

С увеличением количества импульсных сигналов, количество нулевых пересечений постепенно увеличивается, частота центра сигнала переходит на высокую частоту, но полоса пропускания сигнала не имеет явного изменения, и относительная пропускная способность постепенно снижается. В ранней системе UWB были использованы импульсы 1 и 2 порядка, и компоненты частоты сигнала продолжались от постоянного тока до 2 ГГц. В соответствии с новым определением UWB FCC, необходимо использовать субнаносекундные импульсы более 4 заказов, чтобы удовлетворить требования к спектру излучения. Рис. 3 представляет собой типичный одноциклический Пульс 2ns Gauss.

3,2 технология модуляции несущей

В основном, если полоса пропускания-10 дБ сигнала превышает 500 МГц, то требование UWB может быть удовлетворено. Таким образом, традиционные схемы формирования сигнала для несущих систем связи можно трансплантировать в UWB системы. В это время конструкция ультра широкополосного сигнала трансформируется в низкочастотный импульсный дизайн, и спектр сигнала может гибко перемещаться по частотной оси через несущую модуляцию.

Формирующий Пульс с носителем может быть выражен как:

W (T) = p (T) cos (2 pi FCT) (0 <T <Tp) (4)

Среди них P (T)-это baseband pulse с длительностью Tp; FC-несущая частота, то есть частота центра сигнала. Если спектр P (T) импульса равен P (f), то спектр конечного формирующего импульса равен:

Видно, что спектр формирующего импульса зависит от P (T) основного импульса. До тех пор, пока полоса пропускания-10 дБ P (T) превышает 250 МГц, требования к конструкции UWB могут быть удовлетворены. Регулируя несущую частоту fc, спектр сигнала может быть в диапазоне от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц.

Передвигаться гибко. Если в сочетании с технологией частотного скачка (FH), система множественного доступа к частоте скачка (FHMA) может быть удобно сконструирована. Эта технология импульсного формования используется во многих стандартных предложениях IEEE 802.15.3a. Рис. 4-это типичный носитель модифицированного импульса косинуса с центральной частотой 3,35 ГГц и пропускной способностью a-10 дБ 525 МГц.

3,3 хермите Ортогональный импульс

Hermite pulse-это класс ортопедического импульсного метода формирования, который был впервые предложен для высокоскоростной системы связи UWB. В сочетании с модуляцией импульса M-ary скорость передачи данных системы может быть эффективно улучшена. Этот тип импульсной формы волны получен из гермитовых полиномов. Характеристики этого метода формирования импульсов таковы, что энергия концентрирована в низкой частоте, и частотный спектр каждой формы волны ордеров довольно различен. Несущий спектр может использоваться для удовлетворения требований FCC.

3,4 pswf Ортогональный импульс

PSWF pulse-это своего рода приблизительный сигнал "time band limited", который имеет очень хороший эффект при анализа сигнала band limited.

По сравнению с Hermite pulse, PSWF pulse может быть спроектирован непосредственно в соответствии с целевым диапазоном частот и требованиями к полосе пропускания, и не требует сложного несущего модуляции для переключения спектра. Таким образом, PSWF pulse относится к несущей свободной технологии формирования, которая способствует упрощению сложности трансивера.

4 UWB Модуляция и технология множественного доступа

Модуляция означает способ передачи информации. Он не только определяет эффективность и надежность системы связи, но и влияет на спектральную структуру сигнала и на сложности приемника. Для технологии множественного доступа, чтобы решить проблему нескольких каналов общего доступа, разумная схема множественного доступа может значительно улучшить многопользовательскую емкость, уменьшая интерпретацию между пользователем. Методы модуляции, используемые в системе UWB, могут быть разделены на две категории: Модуляция на основе ультра широкополосного импульса и ортогональная модуляция на основе OFDM. Множественные технологии доступа включают в себя: скачок времени Множественный доступ, скачок частоты Множественный доступ, прямой последовательный код деления Множественный доступ, WDM и так далее. В конструкции системы возможно разумное сочетание режима модуляции и режима многократного доступа.

4.1UWB технология модуляции

(1) импульсная модуляция положения

Импульсная позиционная модуляция (PPM) является методом модуляции, который использует положение импульса для передачи информации. Согласно номеру состояния дискретного символа данных, он может быть разделен на бинарный PPM (2PPM) и M-ary PPM (MPPM). В этом режиме модуляции может быть 2 или м позиции в период повторения импульса, и позиция импульса соответствует статусу символа один за другим. В соответствии с соотношением между расстоянием между прилегающими жилами и шириной импульса, его можно делить на частично перекрытые PPM и ортогональные PPM (OPPM). В частичном перекрытии PPM, для обеспечения надежности передачи системы, отрицательная пиковая точка прилегающего импульсного положения Обычно выбирается как функция автокорреляции импульса, таким образом, чтобы эвклидовое расстояние прилегающих символов было максимально увеличено. В OPPM расположение импульса обычно определяется шириной импульса. Приемник осуществляет когерентное обнаружение в соответствующей локации с помощью коррелятора. Принимая во внимание сложность и ограничения мощности из UWB системы, 2PPM и 2 oppm широко используются в практического применения.

Преимущество PPM в том, что он только должен контролировать положение импульса в соответствии с символом данных, и не требует контроля амплитуды и полярности импульса, так что легко воплотить модуляцию и демодуляцию с более низкой сложностью. Таким образом, PPM является широко используемым методом модуляции в раннего UWB систем. Однако в связи с однополярным характером сигналов PPM, как правило, существуют дискретные спектральные линии с более высокими амплитудами. Если эти спектральные линии не будут подавлены, будет трудно удовлетворить требования FCC для спектра излучения.

(2) амплитудная модуляция импульса

Амплитудная Модуляция импульса (PAM)-это число

Одним из наиболее часто используемых режимов модуляции является система связи слов. В системе UWB, учитывая сложность и энергоэффективность, не подходит для использования multi PAM (MPAM). Существует два способа PAM в системе UWB: переключатель keying (OOK) и бинарная фаза shift keying (BPSK). Первый может уменьшить сложности приемника за счет некогерентного обнаружения, а второй может лучше гарантировать надежность передачи за счет когерентного обнаружения.

По сравнению с 2PPM, BPSK может достичь более высокой надежности передачи при той же мощности излучения, и нет дискретного спектра в спектре излучения.

(3) Модуляция формы волны

Модуляция формы волны (PWSK)-метод модуляции, предложенный сочетанием гермитового импульса и других ортогональных сигналов. В этом режиме модуляции для передачи информации о данных используется форма импульсного сигнала M Квадратура, равная энергии, и каждая форма импульсного сигнала Соответствует символому М. На приемнике для получения сигнала используется параллельный коррелатор M, а для завершения восстановления данных используется Обнаружение максимальной степени точности. Из-за одинаковой импульсной энергии эффективность передачи может быть улучшена без увеличения мощности излучения. При одинаковой ширине импульса скорость передачи символа может быть выше, чем у MPPM. При той же скорости символа его энергоэффективность и надежность выше, чем MPAM. Поскольку для этой модуляции требуется больше форм-фильтров и корреляторов, ее сложность относительно высока. Поэтому он редко используется в практических системах и в настоящее время ограничен теорическими исследованиями.