Đến thời điểm hiện tại, có hai phương pháp chính để triển khai một hệ thống UWB trong công nghiệp:
• Phương pháp Multiband (MB)-OFDM được ủng hộ bởi liên minh WiMedia Alliance do Intel Corporation lãnh đạo cùng với 214 thành viên là các nhà sản xuất thiết bị điện tử tiêu dùng và máy tính cá nhân như Hewlett-Packard, Sony, Nokia, Texas Instruments hay Microsoft. Phương pháp này sử dụng kĩ thuật OFDM để phân chia toàn bộ băng thông thành các băng con có độ rộng xấp xỉ
500MHz (Hình 1.1) và một kí tự dữ liệu sẽ được trải trên toàn bộ các băng con này, được điều chế và truyền đi đồng thời bởi tất cả các sóng mang con [34]. Liên minh WiMedia tập trung vào việc sử dụng kĩ thuật UWB cho các kết nối di động, trong các máy tính và thiết bị điện tử với vai trò như một lớp vật lý phổ thông và hướng đến phát triển các thế hệ USB kế tiếp, IEEE 1394 hay các ứng dụng Bluetooth.
• Phương pháp Impulse-Radio (IR)-UWB, hay còn được gọi là Direct-Sequence (DS)-UWB, được chấp thuận bởi UWB Forum, một diễn đàn ban đầu được lãnh đạo bởi Freescale (tiền thân của Motorola Semiconductor) cùng với 220 thành viên là các nhà cung cấp dịch vụ và sản xuất thiết bị viễn thông quốc tế như Fujitsu, Siemens hay Vodafone. Diễn đàn này đề xướng một kịch bản sử dụng xung vô tuyến, trong đó vấn đề đa truy nhập được thực hiện thông qua điều chế biên độ nhị phân các xung được truyền đi, tương tự như với các hệ thống trải phổ CDMA truyền thống. Ý tưởng của phương pháp này xuất phát từ một đặc tính đối ngẫu rất cơ bản giữa thời gian và tần số. Cụ thể, băng thông siêu rộng (trong miền tần số) dẫn đến việc sử dụng các xung cực ngắn (trong miền thời gian). Trong IR-UWB, các xung này được truyền đi một cách rời rạc, không sử dụng sóng mang và ở mức công suất phát rất thấp. Các kịch bản thu-phát UWB trong luận án này đều dựa trên phương pháp IR-UWB.
Hình 1.1: Quy hoạch dải tần trong MB-OFDM [34]
Dạng xung được sử dụng nhiều nhất trong IR-UWB là các xung đơn chu trình Gaussian và các vi phân bậc cao của nó do sở hữu những đặc tính riêng có trong cả hai miền thời gian và tần số cũng như khả năng triển khai trên anten dễ dàng [53]. Một xung Gaussian đơn chu trình cơ bản được định nghĩa là:
g0(t) = e2π(tpt)2 (1.1) và vi phân cấp k có dạng: gk(t) =d k dtke2π( t tp)2 (1.2)
trong đó, tp là tham số xác định độ rộng Tp của xung (Tp ∼= 2·tp), và hệ số k được đưa vào để chuẩn hóa năng lượng của xung. Sở dĩ các vi phân bậc cao được sử dụng là vì ở dạng xấp xỉ bậc nhất, các anten hoạt động tương tự như các bộ vi phân [20, 44]. Hình 1.2 minh họa các vi phân bậc cao của xung Gaussian có băng thông −10
dB lớn hơn20%tần số trung tâm [50]. Trong luận án này, dạng xung UWB được lựa chọn sử dụng là vi phân bậc hai của xung Gaussian với độ rộng 2 ns và thỏa mãn mãn điều kiện có băng thông 500 MHz.
Hình 1.2: Xung đơn chu trình Gaussian và các vi phân bậc 1, 2 [50]