Giới hạn cơ bản đối (Fundamental Limit) với hệ thống UWB tuõn theo cỏc quy
định của US được mụ tả trong Hỡnh 3.53. Giới hạn này được tớnh với giỏ trị EIRP
tối đa cú thể, giới hạn của hiệu quả điều chế đối với phương phỏp điều chế tối ưu
nhất và nền tạp õm nhiệt:
min 1 lim EIRP N eb
SG = − − (3.63)
Trong đú N1=-174 dBm/Hz. Với cỏc giới hạn theo như quy định của US, ta cú
SGlim=173 dBm/bps. Cụng thức (3.63) phỏt biểu rằng, trong giới hạn, cho phộp suy hao tuyến tối đa là 173 dBm đối với một tuyến thụng tin vụ tuyến UWB tốc độ 1- bps. Bảng 3.7 liệt kờ cỏc giỏ trị giới hạn cơ bản của hệ thống UWB dưới cỏc điều lệ của FCC cũng như cỏc hiệp hội khỏc cho phộp sử dụng cụng nghệ UWB, như UFZ của Singappore và ETSI.
Quy định UWB (GHz) Mức phỏt xạ (dBm/MHz) Tối đa (EIRP,dBm) Gới hạn cơ bản SG UWB (dB/bps) US FCC 3,1-10,6 -41,3 -2,55 173,0 Singapore UFZ 2,2-10,6 -35,3 +3,94 179,5 ETSI indoor 3,1-10,6 -41,3 -2,55 173,0 ETSI handheld 3,1-10,6 -61,3 -22,55 153,0
Bảng 3.7:Giới hạn cơ bản của hệ thống UWB dưới quy định của cỏc tổ chức khỏc nhau
Bõy giờ chỳng ta sẽ sử dụng giới hạn cơ bản để tớnh dung lượng hệ thống tối đa
cú thể theo khoảng cỏch sử dụng truyền súng khụng gian tự do giữa cỏc anten cú tăng ớch 0-dBi. Trong cả bốn trường hợp trờn, mối liờn hệ giữa dung lượng tuyến và khoảng cỏch là một đường thẳng hoàn toàn đối với cỏc tuyến cú dung lượng nhỏ
hơn độ rộng băng tần UWB. Đối với khu cực cú dung lượng lớn hơn băng thụng UWB khả dụng, quan hệ giữa dung lượng và khoảng cỏch khụng tuyến tớnh, cụ thể dung lượng giảm theo hàm mũ đối với khoảng cỏch. Đú là cỏi giỏ phải trả theo như lý thuyết thụng tin của Shannon. Dung lượng kờnh lớn hơn băng thụng khả dụng là hoàn toàn cú thể cú, nhưng cỏi giỏ phải trả là sử dụng phương phỏp điều chế mức cao hơn, phương phỏp này yờu cầu SNR tăng theo hàm mũ đối với một mức chất
lượng cho trước.
Suy hao đường truyền PL(d) trong khụng gian tự do giữa hai anten tăng ớch đơn vị đặt cỏch nhau một khoảng d được cho bởi cụng thức (3.64). Giỏ trị SNRR tối đa
cú thể tớnh theo dB đối với băng thụng dữ liệu B là:
) log( 10 ) ( lim P d B SG SNRR = + L − (3.64)
Chỳng ta cú thể tớnh dung lượng giới hạn cơ bản UWB bằng cỏch thay (3.64) vào (3.58), do vậy: ) 10 1 ( log2 SNRR B C = + (3.65)
tuyến khi C khụng vượt quỏ B, với B=7,5 Gbps với đối quy định của FCC và 8,4
Gbps đối với quy định của UFZ của Singapore.
Hỡnh 3.54: Dung lượng tối lớn nhất theo giới hạn cơ bản của hệ thống UWB tuõn theo cỏc quy định khỏc nhau.
Tất nhiờn, cỏc hệ thống vụ tuyến UWB thực tế nằm lõn cận trong phạm vi thấp hơn 20 dB đối với Giới hạn cơ bản theo tớnh toỏn ở trờn bởi vỡ cỏc suy hao khi triển khai thực tế và vỡ khụng phải tất cả băng tần khả dụng đều được sử dụng hoàn toàn. Do băng thụng khả dụng lớn, UWB cú được một ưu điểm quan trọng so với cỏc
cụng nghệ vụ tuyến bị hạn chế bởi băng tần. Tại cỏc tốc độ dữ liệu cao, UWB yờu cầu SNR thấp hơn so với cỏc phương phỏp truyền thống, và do đú nú yờu cầu cụng suất phỏt xạ nhỏ hơn đỏng kể. Điều này được phản ỏnh trong Hỡnh 3.55, trong đú
một hệ thống UWB dựa trờn cỏc yờu cầu giới hạn của US so với cỏc hệ thống 802.15.3, Bluetooth và 802.15.4. Tất cả cỏc hệ thống 802 này phỏt xạ cụng suất lơn hơn hệ thống UWB. Hơn nữa, hệ thống UWB hoạt động tốt hơn hẳn so với tất cả
cỏc hệ thống khỏc trong phạm vi ngắn hơn 15 m.
Trong Hỡnh 3.55, quỹ năng lượng tuyến đối với hệ thống “UWB thực tế” bộ hơn 22 dB so với giới hạn cơ bản. Cỏc hệ thống như IEEE 802.15.3 hoạt động trong một
băng thụng bị hạn chế và yờu cầu SNR rất cao, và do đú kộo theo yờu cầu cụng suất phỏt cao. Do vậy với khoảng cỏch thụng tin ngắn hơn, trong phạm vi 15 m, UWB hoạt động tốt hơn hẳn so với cỏc hệ thống này
Hỡnh 3.55: So sỏnh hệ thống UWB và hệ thống băng hẹp.
Như chỉ ra trong Bảng 3.8, dung lượng hệ thống UWB được so sỏnh với cỏc cụng nghệ trong họ IEEE 802. Rừ ràng hệ thống UWB cú dung lượng lớn nhất, tuy nhiờn phạm vi thụng tin rất hẹp, đối với cỏc ứng dụng thực tế cho thấy pham vi thụng tin tốt nhất nhỏ hơn 100 m (sử dụng trong phạm vi một toà nhà).
Bảng 3.8: So sỏnh tốc độ bit UWB với cỏc chuẩn vụ tuyến và cố định khỏc