Tổng kết về các phương pháp điều chế

Một phần của tài liệu Nghiên cứu công nghệ truyền thông ultra wideband (Trang 47 - 52)

Chuơng 2 Tín hiệu truyền thông trong UWB

2.4 Các phương pháp điều chế trong UWB

2.4.4 Tổng kết về các phương pháp điều chế

Trong phần này chúng ta đưa ra sự tổng hợp đánh giá về các phương pháp điều

chế cho truyền thông UWB trong bảng 2.1. Bảng này tổng hợp lại các ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp điều chế đã nêu.

Hình 2-11 sẽ cho chúng ta thấy BER của một số phương pháp điều chế. Theo đó, xác suất lỗi của PPM cũng không khác gì so với OOK, cao hơn so với BPM. Sau khi đã đưa ra những ý kiến đánh giá về điểm mạnh và điểm yếu của từng phương pháp điều chế thì việc quyết định một phương pháp khả dụng nhất là rất quan trọng. Xét một cách toàn diện thì PPM là phương pháp điều chế được có nhiều ưu điểm hơn cả mặc dù đó không phải là phương pháp mà hiệu quả về công suất là tối ưu so với BPM.

Phương pháp điều chế

Ưu điểm Nhược điểm

PPM Đơn giản Cần đồng bộ một cách chính

xác BPM Đơn giản, tiết kiệm công suất

phát (độ lợi 3 dB)

Chỉ điều chế hai mức

OPM Trực giao cho đa truy nhập Phức tạp

PAM Đơn giản Khả năng chống tạp âm kém,

công suất sử dụng lớn

OOK Đơn giản Chỉ điều chế cơ hai, khả năng

chống tạp âm kém Bảng 2-1: Tổng hợp ưu nhược điểm của các phương pháp điều chế

Hình 2-10: Không gian tín hiệu của OOK, PPMvà BPM

Có ba lý do chính dẫn đến kết luận trên. Thứ nhất, do đa đường là nguyên nhân chính gây ra tính mất ổn định về mặt thời gian nhưng PPM có thể tận dụng đặc tính này rất tốt để có thể thích ứng với kênh vô tuyến có phản xạ và cũng như có thuộc tính về phổ tín hiệu rất tốt. Trái lại, điều chế BPSK mã hoá dữ liệu cần phát bởi cực tính xung nên có thể bị méo khi truyền trong kênh vô tuyến có phản xạ một cách dễ dàng.

Thứ hai, do Philips đang làm việc nhằm triển khai bộ định thời chính xác, đó là vấn đề then chốt để xây dựng một hệ thống thực tế, cho nên vấn đề định thời với độ chính xác cao có thể được giải quyết đơn giản hơn. Lý do thứ ba khiến cho PPM nhận được nhiều sự quan tâm là do Time Domain Inc, một trong những công ty đầu tiên triển khai các sản phẩm UWB mang tính thương mại, cũng đã sử dụng kỹ thuật điều chế này. Time Domain Inc đã chế tạo thành công một số chipset truyền thông UWB dựa trên kỹ thuật điều chế này, điều đó tự nó cũng nói lên một điều là PPM đã được chấp nhận như là một phương pháp điều chế đã trưởng thành.

Hình 2-11: Xác xuất lỗi theo lý thuyết đối với OOK, PPM, và BPM

Điều chế PPM cơ hai sử dụng các chuỗi dài momocycle (đơn chu kỳ) cho truyền thông, điều chế dữ liệu và nhận dạng kênh được thực hiện bởi biến đổi vị trí xung trong mỗi khung. Khi phát những chuỗi trên, điều quan trọng là để đảm bảo rằng

tính toàn vẹn phổ truyền dẫn vẫn không bị ảnh hưởng.

Chuỗi xung đơn chu kỳ Gaussian được điều chế bởi BPPM có thể được mô tả như sau:

 

 

n

j

shift PPM f

f BPPM

random gmt j T T dT

p

1

_

_ 1 . (2-16)

trong đó Tf là chu kỳ khung. Tf là vị trí ngẫu nhiên của xung trong một khung, nó có giá trị trong khoảng (TPPM_shift, Tf-TPPM_shift). d là dữ liệu cơ hai được phát nhận giá trị là

“0” (có thể là “-1” cũng không ảnh hưởng) hoặc “1”. TPPM_shift là thời gian trễ hay hệ số dịch vị trí theo thời gian. Vị trí của xung tham khảo (referenced pulse) được cho bởi prandom(t).

Hình 2-12: Các xung vị trí ngẫu nhiên với điều chế BPPM

Hơn nữa, giá trị của Tf lại xác định tốc độ ký hiệu. Nếu Tf là 100 ns thì tốc độ ký hiệu sẽ là 10 Mb/s. Bằng cách giảm Tf , tốc độ ký hiệu có thể tăng lên nhưng khi đó nhiễu giao thoa ký hiệu (ISI) cũng tăng. Kết quả là giá trị của Tf không thể lựa chọn quá nhỏ trừ khi khoảng cách giữa trạm phát Tx và trạm thu Rx cũng rất nhỏ. Thay vì thay đổi tốc độ ký hiệu để điều chỉnh tốc độ truyền dẫn, chúng ta có thể tăng tốc độ dữ liệu bằng cách sử dụng điều chế M-ary PPM. Do đó, nhiều bít thông tin hơn có thể được phát đi trong một ký hiệu.

{Tf} là một chuỗi mã giả tập âm PN. Đối với một tuyến truyền thông, một cặp bộ thu và bộ phát phải hoạt động tại cùng một mã giả tập âm PN. Do đó bộ thu sẽ biết được thời điểm để tách dữ liệu (xung) đúng dựa trên mã PN, và các bộ thu khác thì không biết được mã PN này nên không thể thu lấy được dữ liệu từ tuyến truyền thông này.

Chúng ta nhận thấy rằng trước đó có một xung được tách chính xác bởi bộ thu thì các xung tiếp theo có thể được bám chặt bởi một bộ tương quan dựa trên mã PN đó một cách dễ dàng. Do vậy, chìa khoá để giải quyết vấn đề trong thiết kế bộ thu là làm sao chúng ta có thể tách đúng vị trí của xung về thời gian với độ chính xác cần thiết.

2.4 Phân tích công suất

Theo đặc tả của FCC, giới hạn công suất cho vùng tần số từ 3.1 GHz đến 10.6 GHz là -41.25 dBm/MHz. Do toàn bộ băng tần làm việc là 7.5 GHz nên giới hạn trên của công suất truyền dẫn PTx trong hệ thống UWB có thể được tính toán như sau:

milliwatts dBm

MHz MHz

dBm

PTx 41.25 / .7500 2.5 0.56 (2-17)

Dựa trên giá trị công suất phát, chúng ta có thể tính toán công suất thu được PRx tại bộ thu UWB bằng cách sử dụng mô hình kênh. Một mô hình kênh UWB thực tế đã được đề xuất bởi Philips Research Redhill dựa trên các đo đạc kênh. Theo đó, khi tăng khoảng cách giữa Tx và Rx thì công suất tín hiệu UWB thu được sẽ bị giảm tuỳ theo môi trường truyền.

Đối với môi trường tầm nhìn thẳng (LOS): PRx e-1.9d

PTx

Đối với môi trường tầm nhìn bị che khuất (non-LOS): PRx e-3.4d

PTx

trong đó d là khoảng cách giữa Tx và Rx tính theo mét.

Quỹ công suất của hệ thống UWB được thể hiện trong bảng 2-2 và xem thêm phụ lục B.

Băng tần tín hiệu UWB 7.5 GHz (3.1 GHz – 10.6 GHz) Giới hạn công suất tín hiệu theo FCC -41.25 dBm/MHz

Công suất phát tối đa -2.5 dBm (0.56 mw) Khoảng cách giữa Tx và Rx 10 mét

Công suất (sử dụng mô hình LOS) -115.0341 dB

Công suất tạp âm -98.2900 dB

Hệ số duty cycle 0.01

SNRinstantaneous 3.2559 dB

Bảng 2-2: Quỹ công suất của hệ thống UWB

Một phần của tài liệu Nghiên cứu công nghệ truyền thông ultra wideband (Trang 47 - 52)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(83 trang)