1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀ
1.1. Về thông tin băng siêu rộng (UWB)
Các hệ thống thông tin UWB như radio xung và radar xung đều dùng những xung cực ngắn để truyền đi, từ đó có phổ siêu rộng. Đặc tính giống nhiễu của tín hiệu sử dụng trong UWB làm cho nó khó bị chặn và phát hiện trong quá trình truyền đi. Do mật độ phổ công suất thấp (xem Hình 0.1), tín hiệu UWB tạo ra rất ít nhiễu với các hệ thống radio băng hẹp đang hoạt động.
Hình 0. 1 Phổ năng lượng của UWB
Tín hiệu radio xung được điều chế thời gian được xem như truyền tin băng tần cơ sở không có sóng mang. Đặc tính không sóng mang này đặc trưng cho hệ thống radio xung và radar xung, khác với các hệ thống băng hẹp và hệ
thống đa sóng mang trải phổ dãy trực tiếp – cũng được coi là một kỹ thuật băng rộng hoặc siêu rộng. Các tín hiệu nhỏ nhảy tần nhanh hoặc tín hiệu hình sin suy giảm theo hàm mũ cũng có thể tạo ra được tín hiệu UWB. Hình 0.2 dưới đây mô tả các cơ chế điều chế được sử dụng trong UWB truyền thống gồm điều chế vị trí xung (PPM), điều chế xung trực giao. v. . v
(a) Các xung không được điều chế
(b) Điều chế biên độ xung
(c) Điều chế kiểu dịch chuyển BẬT/TẮT
(e) Trải phổ nhảy thời gian (time hopping)
(f) Trải phổ trực tiếp (direct spreading )
Hình 0. 2 Các mô hình điều chế dùng trong UWB truyền thống
UWB có nhiều ưu điểm thu hút sự quan tâm nhất là các ứng dụng truyền thông thương mại:
‐ Một cách tương đối, độ phức tạp và giá thành của UWB thấp và rẻ hơn so với các phương pháp truyền thông khác dựa trên tốc độ bit và khoảng cách truyền tin.
‐ Chịu được hiện tượng đa đường ngay cả trong trường hợp rất xấu, chịu
được can nhiễu.
‐ Độ phân giải trong miền thời gian tốt nên được dụng nhiều trong các
ứng dụng định vị và giám sát.
Độ phức tạp thấp và giá thành rẻ của hệ thống UWB xuất phát từđặc tính của tín hiệu băng tần cơ sở. Không giống như các hệ thống vô tuyến thông thường, bộ phát UWB tạo ra một xung cực ngắn trong miền thời gian và tín hiệu này được truyền mà không cần nâng tần và khuếch đại. Quá trình ngược lại cũng không cần phải hạ tần ở máy thu. Điều này nghĩa là không cần bộ
dao động nội ở máy thu, loại bỏ được các trễ do tính phức tạp của mạch và ở
các vòng bám pha. Do vậy, các hệ thống UWB có thể thực hiện bằng các IC giá rẻ, công suất thấp.
Do mật độ năng lượng thấp và đặc tính giả ngẫu nhiên (pseudo-random) của tín hiệu truyền đi nên tín hiệu UWB có tính giống nhiễu, khiến cho việc dò được thông tin là rất khó. Hơn nữa, truyền thông băng UWB không can nhiễu nhiều đến các hệ thống thông tin hiện tại.
Do đặc tính băng thông rộng của tín hiệu được truyền, ta có thể đạt được
độ phân giải đa đường rất cao. Băng thông rộng cho phép và yêu cầu phân tập tần số lớn cùng với truyền thông tin rời rạc làm cho tín hiệu băng siêu rộng
điều chế thời gian (TM-UWB) chịu được tốt hiện tượng đa đường và hiện tượng can nhiễu/nhiễu. Các hệ thống TM-UWB cho phép xác suất bị chặn thấp (LPI) và xác suất bị phát hiện thấp (LPD). Bởi vậy, các hệ thống này phù hợp với các ứng dụng trong quân sự và các ứng dụng bảo mật.
Các xung rất ngắn trong miền thời gian được dùng trong hệ thống UWB cho phép định thời một cách chính xác hơn nhiều so với GPS và các hệ thống vô tuyến khác. Cùng với đặc tính xuyên thấu vật liệu tốt, các tín hiệu TM- UWB cho phép khả năng thực hiện các ứng dụng radar tầm ngắn như các hoạt