1 introducción y breve reseña histórica definiciones y conceptos regulación y...
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Introducción y breve reseña histórica
Definiciones y conceptos
Regulación y estandarización
Señales y modulaciones en sistemas UWB
Aplicaciones de la tecnología UWB
Propagación de UWB
Antenas de UWB
INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE BANDA ULTRA ANCHA (UWB)INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE BANDA ULTRA ANCHA (UWB)Sistemas de Banda Ultra Ancha (UWB)
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Introducción y breve reseña histórica
Los sistemas de banda ultra ancha (Ultra-WideBand, UWB de ahora en adelante) se definen como aquellos:
En los Estados Unidos, recientemente se ha aprobado la banda entre 3.1 GHz y 10.6 GHz (7.5 GHz) para la explotación de sistemas UWB en el interior de edificios. Europa y Japón también están desarrollando su regulación sobre UWB.
Se espera que la tecnología UWB provoque un cambio en los principios y técnicas usadas para comunicaciones de corto alcance (p. ej. 10 m), y que aparecerá un nuevo sector de comunicaciones sin hilos de alta tasa binaria (p. ej. 400 Mbps).
De hecho, ya se están desarrollado los estándares IEEE 802.15.3a (alta tasa binaria) y 802.15.4a (muy baja tasa binaria) basados en UWB.
- en los que el ancho de banda a 10 dB ocupa más de un 20% respecto de la frecuencia central,
- ó bien tienen un ancho de banda a 10 dB igual o superior a 500 MHz independientemente de la frecuencia central.
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Escenario de los sistemas UWB
BT-Bluetooth; 802.11~WI-FI; WLAN-Wireless Local Area Network; WPAN-Wireless Personal Area Network; MC-CDMA-MultiCarrier-Code Division Multiple Access; FWA-Fixed Wireless Access (o WLL-Wireless Local Loop)
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4G
POTENTIAL FOR UWB
Escenario de los sistemas UWB (cont.)
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Antes de 1900: Realmente, las comunicaciones sin hilos comenzaron como UWB (Marconi y Hertz); se utilizaban señales de anchos de banda muy grande, pero sin explotarlos de manera eficiente
1900-40: Las comunicaciones sin hilos se “canalizan”
1901: Trabajos teóricos sobre las señales UWB (Sommerfeld): difracción de un pulso en el dominio del tiempo por una cuña perfectamente conductora
Breve historia de las comunicaciones UWB
“separación de servicios por bandas”
- Procesado analógico: desarrollo de tecnologías de filtros, resonadores,...
- Era de la telefonía sin hilos comienza: AM/BLU/FM
- La radiodifusión comercial madura. También el radar y el procesado de señal.
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1960: Nuevo planteamiento del estudio de la respuesta de las redes de microondas a pulsos de muy corta duración.
Desarrollo paralelo e independiente en EE.UU. Y U.R.S.S.
– En EE.UU, trabajos en el seno de programas clasificados del gobierno hasta 1994
– En URSS, aprovechamiento de la tecnología en radares multi-información (no sólo posición sino forma, estado, etc.)
Viabilidad de desarrollo práctico (equipos de medida y dispositivos para la observación de la respuesta temporal al impulso de las redes de microondas)
– Aparición del osciloscopio de muestreo (Tektronix y Hewlett Packard-1964)
– Descubrimiento de dispositivos para generación de pulsos de duración menor de 1 ns
Evolución condicionada al diseño de antenas UWB y a la investigación de dispositivos semiconductores (tiempos de conmutación, amplitud y ciclo de vida)
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1970-90: Técnicas digitales aplicadas a UWB
- Radar de impulsos de gran ancho de banda
- Explotación de la mejora de prestaciones por el uso de banda ancha
UWB hoy: 7500 MHz de espectro disponible para uso sin licencia:
- Bandas de operación en Estados Unidos: 3100 –10600 MHz
- Límite de emisión: EIRP= - 41.3dBm/MHz (Equivalent Isotropic Radiated Power)
2000: UWB aprobado para uso comercial
Disponibilidad de los componentes necesarios desde principios de la década de 1970
“libre”, con ciertas máscaras de densidad espectral de potencia a cumplir
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Precedentes en EE.UU:
- Harmuth (Catholic University of America): diseño básico de transmisores y receptores en sus libros y artículos (1969-1984).
- Van Etten (USAF´s Rome air development): diseño de sistemas y conceptos de antena UWB (1977).
Precedentes en U.R.S.S:
- Kharcevitch: métodos de análisis en el dominio del tiempo para pulsos de muy corta duración (1952)
- Astanin (Mozjaisky Military Air Force Academy): desarrollo de un transmisor en banda X de pulsos de 0.5 ns (1957).
- Ross & Robbins (Sperry Rand Corporation): patentes de señales UWB en comunicaciones, rádar y códigos (1972-1987).
- Shatz (Ioffe Physico-Technical Institute): Desarrollo de conmutadores de semiconductor rápidos (1963).
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UWB tiene muchos beneficios debido a su propia naturaleza de banda ancha:
Por otro lado, el mismo hecho de banda ultra ancha implica una serie de retos tecnológicos:
- altas tasas binarias
- transceptores de bajo coste
- baja potencia de transmisión
- bajo potencial de interferir en otros sistemas !!!
- distorsión de la señales recibidas
- Hardware para pulsos de duración del orden de ns
- sincronización de pulsos extremadamente cortos,…
- esquemas de modulación para explotar la banda UWB,…
- Alta resolución temporal/protección frente al multitrayecto,...
- diseños de antenas para señales UWB
Características generales de los sistemas UWB
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En cualquiera de los casos, se trasmite con una potencia muy baja (con unos límites que hay que cumplir). Al tener un ancho de banda muy grande es posible obtener grandes tasas binarias (ver pag. sig.) con snr bajas (baja potencia de consumo)
- De acuerdo a la fórmula de Shannon para la capacidad de un canal con ruido blanco gaussiano aditivo (AWGN), se puede intercambiar relación señal-ruido por ancho de banda y seguir teniendo una probabilidad de error arbitrariamente pequeña:
Hay dos modos básicos de explotar el ancho de banda UWB (del orden de GHz´s):
- Pulsed UWB: Con señales tipo rádar (impulse radio) en forma de monociclos de muy corta duración que atacan directamente la antena, sin usar portadora (carrierless).Se accede al medio con esquemas tipo: TH- (Time-Hopping) o DS- (Direct Sequence) CDMA.
- Carrier-based UWB: utilización de portadoras, como p. ej. en forma de OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) como se ha visto en el tema II
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Prestaciones:
- UWB de baja potencia es comparable a sistemas sin hilos de alta potencia
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Definiciones y conceptos.
Realmente, el término UWB no se empezó a aplicar a sistemas con estas características hasta 1989 por el Departamento de Defensa (DoD) de Estados Unidos.
El nombre UWB se utiliza en diferentes ámbitos como:
Hoy en día, el término UWB, aunque puede seguir tendiendo las connotaciones anteriores, se define en términos de anchos de banda (ver pag. siguiente), y no se define en términos de modulación, ni de ausencia de portadora, ni de la duración de los pulsos.
- impulse radio (como en el rádar de impulsos)
- sistemas carrierless or carrier-free (sin portadora)
- transmisión en banda base de señales con anchos de banda de GHz, pulsos de muy corta duración en el dominio del tiempo,…
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Una señal es UWB si cumple una de las dos condiciones A) o B):
- A) Ancho de banda fraccional B/fo entre puntos a 10 dB es mayor o igual que el 20%
- B) Ancho de banda absoluto B es mayor o igual que 500 MHz, independientemente de la frecuencia central:
fU , fL : frecuencia superior, inferior en la que la densidad espectral de potencia de la señal está a 10 dB respecto del máximo
NB Wideband Ultra WideBand
0 5% 20% … Ancho de banda fraccional
Existen otras definiciones alternativas (que no usaremos), como p. ej. definir UWB si el ancho de banda relativo es mayor del 25% o absoluto mayor que 1.5GHz
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fo
Anchos de banda orientativos en algunos sistemas:
GSM UMTS801.11.a (WI-FI)
GPS
B (aprox)Canales de 200 KHz en 25 MHz
3.8 MHz 16.6 MHz 20 MHz
f0 (aprox.) 900,1800 MHz1950,2150
MHz2400 MHz 1600 MHz
B(%)=B/f0 100
0.02% - 3% 0.2% 0.7% 1.3%
NB (NarrowBand)
WB (WideBand)
UWB (Ultra WideBand)
Frecuencia
Densidad espectral
de potencia
Señales UWB (cont.):
15
Den
sid
ad e
spec
tral
de
po
ten
cia
(dB
)
6% bandwidth
Frecuencia (GHz)3 6 9 12 15
100% bandwidth
UWBUWB
WBWB
20% bandwidth
Señales NB/WB/UWB:
NBNB
tiempo Ruido blanco~1 ns
Ancho de banda tendiendo a cero
Sinusoide continua
Pulsos con forma sinusoidal
Pulso con forma gaussiana
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GSM (Canales 200KHz)
Wideband-CDMA (Canales 5 MHz)
UWB (varios GHz´s, de 3.1 a 10.6)
Frecuencia
Límite part 15( -41.3dBm/MHz )
Espectro UWB:
- UWB es una forma de espectro extremadamente ancho, tanto en absoluto como en relativo, donde la energía de RF se distribuye sobre GHz´s de espectro
- Mas ancho que cualquier sistema de banda estrecha por ordenes de magnitud
- La potencia de señal UWB que ven los sistemas de banda estrecha son una fracción del total
- Las señales UWB son vistas por los demás sistemas como ruido
d.e.
p.
(dB
m/M
Hz)
Habrá que calcular la interferencia mutua entre sistemas UWB y NB que
comparten zonas del espectro
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0 2 4 6 8 10 12-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
Frequency [GHz]
UW
B E
IRP
Em
issi
on le
vel [
dBm
/MH
z]
UWB Emission Limit
Indoor hand-held
Outdoor hand-held
FCC Part 15 Limit
0.96
Niv
el m
áxim
o d
e E
IRP
(d
Bm
/MH
z)
Frecuencia (GHz)
Banda GPS
1.61
3.1 10.61.99
Límites de emisión señales UWB (Estados Unidos)
IndoorOutdoorLímite Part 15 (-41.3 dBm/MHz)
EIRP=Equivalent Isotropic Radiated Power
Regulación y estandarización.
Federal Communication Commission (FCC) (USA):
First report and Order: 2002
Second report and Order: 2004
Regulation Report:
- Límites/máscara de radiación (protección frente a otros servicios, como GPS)
- Se acepta uso sin licencia
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Class / Application Frequency Band for Operation at Part 15 Limits
User Limitations
Communications and Measurement Systems
3.1 to 10.6 GHz(different “out-of-band” emission limits
for indoor and hand-held devices)No
Imaging: Ground Penetrating Radar, Wall, Medical Imaging
<960 MHz or 3.1 to 10.6 GHz Yes
Imaging: Through-wall <960 MHz or 1.99 to 10.6 GHz Yes
Imaging: Surveillance 1.99 to 10.6 GHz Yes
Vehicular 22 to 29 GHz No
Tipos de uso del espectro UWB regulados por la FCC
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-100,0
-80,0
-60,0
-40,0
-20,0
0,0
0,0 2,0 4,0 10,0 12,0
EIRP media
EIRP de pico
Límite de emisión UWB (Europa)
Frecuencia (GHz)
6,0 8,0
Niv
el m
áxim
o d
e E
IRP
(d
Bm
/MH
z)
En Europa y Japón, se pretende terminar la regulación UWB durante 2006
Se fijará una máscara mas estricta con algún mecanismo de detección y protección de interferencias (DAA, Detection And Avoid)
European Communications Commitee (ECC) también fija usos: comunicaciones y medidas, localización, imaging, aplicaciones médicas y de vigilancia
Regulación en Europa
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Frecuencia (GHz)
Límite de la máscara de emisión (-41.3 dBm/MHz)
PCS, GSM, UMTS
Bluetooth, WI-FI,
Teléfonos DECT, horno
microondas
1.6 1.8-2.2 2.4 50.8
GPS
3.1
GSM
10.6
Den
sid
ad e
spec
tral
de
po
ten
cia
WI-FI
UWB
Coexistencia de distintos servicios
Los límites de radiación (la máscara a cumplir) de las señales UWB se calculan para garantizar que la interferencia entre diferentes servicios sea mínima
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WLAN™IEEE 802.11
WPAN™IEEE 802.15
WMAN™IEEE 802.16
802.15.1“Bluetooth”
802.15.3“High Data Rate” MAC &
2.4 GHz PHY
Task Group 3aAlt PHY (UWB)
802.15.4“Zigbee” 2.4 GHz
LAN/MAN Standards Committee (Wireless Areas)
802.15.2Coexistence
MBWAIEEE 802.20
Regulatory TAGIEEE 802.18
Study Group 4a(UWB?)
WLAN-Wireless Local Area Network; MAN-Metropolitan Area Network; TAG-Technical Advisory Group; MBWA-Mobile Broadband Wireless Access
Estandarización UWB: IEEE 802.15.3a/15.4a
Coexistence TAGIEEE 802.19
baja tasa binaria
Alta tasa binaria
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Señales y modulaciones en UWB.
Los sistemas UWB se dividen en dos tipos, dependiendo de cómo son las señales que se transmiten :
- Pulsed UWB: Con señales tipo rádar (impulse radio) en forma de pulsos de muy corta duración que atacan directamente la antena, sin usar portadora (carrierless).Se accede al medio con esquemas tipo: TH- (Time-Hopping) o DS- (Direct Sequence) CDMA.
- Carrier-based UWB: utilización de portadoras, como en los sistemas radio convencionales en donde hay una señal en banda base que se convierte a paso banda para su transmisión mediante una modulación de canal
El esquema que usa portadoras sería con modulaciones de canal como las vistas en los temas anteriores. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) es una opción utilizada, y ya se ha estudiado en el tema II.
Sin embargo, en pulsed UWB, se usan pulsos de muy corta duración que se transmiten sin modulación de canal (sin portadora). Los propios pulsos que se generan ya tienen un espectro con la forma adecuada para cumplir la máscara de emisión.
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Cuando se explota el espectro UWB con señales en banda base, sin portadora, se utilizan pulsos de muy corta duración (tipo radar) con unos tiempos de subida y bajada muy pronunciados
Estos pulsos atacan directamente la antena, que debe ser capaz de funcionar en el ancho de banda UWB
Los pulsos usados suelen ser de tipo gaussiano. La forma del pulso gaussiano básico es la siguiente, donde A determina la potencia y la anchura (~0.5ns):
Independientemente del nombre, la idea es que el espectro de los pulsos debe acomodarse a la banda UWB disponible sin ningún tipo de desplazamiento en frecuencia posterior (no hay uso de portadora) y con una d.e.p. que cumpla los requisitos (la máscara) de emisión.
Las señales de este tipo a veces también se llaman impulse radio en el contexto de radar o singleband en el contexto UWB
Pulsed UWB
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-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Time [ns]
Different Gaussian waveforms
Tp = 0.5 ns
12
3
4
56
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2010
-8
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
Frequency [GHz]
Pow
er
Spectra for Gaussian pulses
G1
G3G5
G7
Pulsos gaussianos de distintos parámetros/formas Espectro de distintos pulsos gaussianos
Tiempo (nsec) Frecuencia (GHz)
|P(f
)| (
dB
)
p(t
)
La forma del espectro se conforma con la forma y anchura del pulso (~0.5ns):
Se usan también otros pulsos/monociclos (Scholtz, …), normalmente relacionados con el gaussiano (primera/segunda derivada,…) y con duración ~0.5 ns
TF
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Esquemas de modulación en banda base. Se usan varios tipos con señales ortogonales y antipodales. Ejemplos:
- Pulse Position Modulation (PPM)
- Pulse Amplitude Modulation (PAM +a0<+a1)
- On-Off Keying (OOK) (=ASK=PAM de amplitudes 0,+a)
- Bi-Phase modulation (=PAM de amplitudes ±a)
Instante de comienzo para el 0
Instante de comienzo para el 1
Anchura del pulso ~ 0.5ns
Periodo de repetición del pulso: periodo de símbolo
…
…
…
…
Periodo de repetición del pulso: periodo de símbolo
Tiempo
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Características de este tipo de sistemas:
- De igual manera, serán señales con poca probabilidad de ser detectadas (LPI/LPD)
Esquemas de modulación en banda-base (cont):
- También son posibles esquemas de M señales (varios bits por símbolo)
Bi-Phase
- El uso de pulsos tan estrechos da lugar a las mismas ventajas que se comentaban en la p. 64, tema III: alta resolución temporal y posibilidad de discriminar los ecos debidos al multitrayecto en recepción.
- Se transmite con muy baja potencia media (los pulsos están separados en el tiempo; no se transmite de manera continua como cuando hay portadora): bajo coste energético
- Por tanto se transmitirá una densidad espectral de potencia muy baja y habrá poca interferencia en otros sistemas
Quaternary-Phase
- Estas señales también se llaman BPSK y QPSK, respectivamente, aunque no hay portadora, y se entiende que son señales de tipo pulsed por el contexto
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Diseño de receptores de pulsed UWB:
- Se trata de detectar pulsos de muy poca anchura en banda base
- No hay portadora, por lo que desde este punto de vista se simplifican y abaratan los circuitos de transmisor y receptor (no hay que generar una réplica de la portadora en el receptor y no hay problemas de coherencia de frecuencia/fase)
- Por tanto, no existen las etapas de RF de un sistema de comunicaciones clásico (ver p. sig.): reducción de etapas analógicas, que implica menor tamaño, menor consumo, menor coste.
- El problema es que se necesitan conversores AD de alta frecuencia de muestreo (varios GHz, ya que el pulso tiene duracion de ns) y de gran margen dinámico
- Además de la problemática de encontrar detectores de pulsos muy estrechos, se tienen problemas debido a que el conversor AD ve toda la banda de la señal UWB: una interferencia de banda estrecha puede afectar mucho al sistema
- Por ello, en vez de utilizar todo el espectro con un solo tipo de pulsos, se canaliza el espectro disponible (multiband pulsed UWB) y se generan pulsos que directamente se acomodan el los canales sin el uso de portadora, simplemente cambiando los parámetros (forma y anchura) del pulso
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UWB Technique
A) OFDM B) TDMA/FDMA Pulses C) DSSS/CDMA
Bands 3 to 13 (in five groups) 3 to 13 2
Bandwidths 528 MHz 550 MHz 1.368 GHz, 2.736 GHz
Frequency ranges
3.168 GHz – 4.752 GHz 4.752 – 10.296
3.325 GHz – 4.975 GHz, 4.975 GHz – 10.475 GHz
3.1 GHz – 5.15 GHz 5.825 GHz – 10.6 GHz
Modulation Scheme
OFDM, QPSK (carrier-based)
M-ary Bi-Orthogonal Keying (M-BOK), Quaternary-Phase (Pulsed)
Bi-phase, Quaternary-phase, M-BOK (Pulsed)
Error correction
Convolutional code Convolutional code, Reed-Solomon code
Convolutional code, Reed-Solomon code
Code rates 11/32 rate at 110 Mbps, 5/8 rate at 200 Mbps, ¾ rate at 480 Mbps
6/32 rate at 110 Mbps, 5/16 rate at 200 Mbps, ¾ rate at 480 Mbps
½ rate at 110 Mbps, RS(255,223) at 200 Mbps, RS(255,223) t 480 Mbps
Link margin 5.3/6 dB at 10 m / 110 Mbps, 10.7 dB at 4 m / 200 Mbps, 6.2 dB at 4 m / 480 Mbps
6.3 dB at 10 m / 108 Mbps, 8.0 dB at 4 m / 288 Mbps, 4.0 dB at 4 m / 577 Mbps
6.1 dB at 10 m / 110 Mbps, 11.1 dB at 4 m / 200 Mbps, 6.1 dB at 4 m / 600 Mbps
Symbol period
312.5 ns OFDM symbol 3 ns 23 or 17.5 ns (Low band), 11.7 or 8.9 ns (High band)
Multipath mitigation method
1-tap (robust to 60.6 ns delay spread)
frequency interleaving of MBOK chips; time frequency codes; feed forward filter
Decision feedback equalizer
Multiband pulsed UWB Multiband carrier-based UWB
Candidatos a sistemas UWB
Candiditos a sistemas UWB
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En el estandard IEEE 802.15.3a de alta tasa binaria para WPAN (Wireless Personal Area Network) están compitiendo:
Candidatos a sistemas UWB (cont.)
C) DSSS-CDMA UWB. Usuarios separados por códigos CDMA
Apoyado por Motorola/Xtreme SpectrumBelkin, Freescale, Motorola, Pulse-LINK, Time Domain
A) Multiband OFDM. En cada canal, habrá OFDM con sus subcanales.
Apoyado por , Alereon, Intel, Nokia, Philips, Sony, Staccato Communications, Texas Instruments
B) TH (Time-Hopping) UWB. Usuarios transmiten según un código que le dice el intervalo de tiempo
- C) DSSS-CDMA UWB
- A) Multiband OFDM
Con pulsos como los vistos
en IV.4.1
Como en el tema II
- La canalización de estos sistemas (de acuerdo a la tabla de la pag. ant.) se presenta ahora:
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128 portadoras de Bs = 4.125 MHz
Grupo 1
3432 3960 4488 5016 5544 6072 6600 7128 7656 8184 8712 9240 9768 10296
Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5
banda #1
banda #2
banda #13
banda #12
Frecuencia (MHz)
d.e.
p.
banda #1
banda #3
banda #2
banda #3
banda #4
banda #5
Frecuencia (GHz)
d.e.
p.
(dB
m/M
Hz)
B = 528 MHz
Multiband OFDM
WI-FI a 5GHz (802.11.a)
Grupo 1(bandas 1-3) es obligatorio
31
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Banda alta
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Banda baja
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Dos Bandas
- Banda baja (3.1-5.15 GHz)
- De 25 Mbps a 450 Mbps
- Banda alta (5.825-10.6 GHz)
- De 25 Mbps a 900 Mbps
- Multi-banda (3.1-5.15 GHz + 5.825-10.6 GHz)
- Hasta 1.35 Gbps
DS-CDMA de dos bandas
- Con un diplexación adecuada, el modo dos-bandas es full-duplex (rx en una banda y tx en otra)
Tres Modos de operación
- Banda-baja, alta y dos bandas
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Diseño de receptores de pulsed UWB (cont.):
Transceptor Bluetooth (con portadora)
Transceptor pulsed UWB (sin portadora)
Conversor superior/inferior
Dem. FSK
RXBanda-baseTX
FILNA
PA
Oscilador Referencia
Sintetiz.
LNA
Banda-base
RXTX
MF/Corr
LNA-Low Noise Amplifier; PA-Power Amplifier; FI-Frecuencia Intermedia
Generador de pulsos
Correlación y muestreo a muy alta velocidad
33Tasa binaria = 110 Mbps utilizando 2PPM + Polarity
PPM Transceiver
34
Direct Sequence Transceiver
Hasta 1 Gbps
35
Transceiver Multibanda
108 Mbps @ 10 m
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Transceiver OFDM
Hasta 480 Mbps, 110 Mbps @ 10 m
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Aplicaciones de la tecnología UWB
Comunicaciones:
- USB sin cables
- Bluetooth de alta velocidad
- WLANs
- Control de datos y voz
Radar:
- Ground-penetrating radars
- Through-wall radars
- Detección de minas terrestres
- Rescate de víctimas enterradas
Sensores inteligentes:
- Sensores de colisión, proximidad y altitud
- Telemetría
- Detección de movimiento
- Monitorización de fluidos
- Sistemas precisos de geolocalización
Otros:
- Mandos para abrir puertas a distancia
- Sistemas anti-colisión y mejora de activación del airbag en coches
- Aplicaciones médicas, …
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EntretenimientEntretenimientoo
DispositivDispositivos os
portátilesportátilesOrdenadoresOrdenadores
AutomociónAutomoción
Electrónica de Electrónica de consumoconsumo
Aplicaciones de consumo UWB
39
Entretenimiento
Intel white paper, “UWB technology”
40
• Aplicaciones:– PDA, MP3– Media Player, Almacenamiento
• Requisitos:– Dispositivos de almacenamiento
portátiles de distintos tamaños:• Flash 5, 32, 512, 2048 … MB• HD 4, …, 60+ GB
– Alcance: cercano al dispositivo (< 2m)
– Tiempo de transferencia < 10s
Imprimir desde la PDA
Almacenamientode imágenes de cámaras
MP3 al reproductor de música
Fichero MPEG4 (512 MB) al reproductor
Disco duro portátil
Intercambio de música y datos
Bajo consumo
Bajo consumo y alta tasa binaria
Transferencia de contenidos a dispositivos portátiles
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• Aplicaciones– Digital video camcorder (DVC)– Media player
• Requisitos– Alcance: rango de visión (< 5m)– Formato DV: 30 Mbps con QoS– MPEG2: 12-20Mbps– Potencia < 500 mW
DV o MPEG
El contenido del PDA es presentado en un
proyector
Cambio de canal y control de dispositivo
Transferencia de contenidos para su reproducción
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Propagación de UWB
La pérdida del trayecto, suele venir dada por la siguiente fórmula:
donde
• PL(do) es la perdida de propagación a una distancia de do
n y σ dependen del tipo de edificio
d es la distancia
X es una variable aleatoria Gaussiana
es la desviación estandar de shadowing
Xd
dndPLdBmdPL
00 log10)(])[(
43
Propagación de UWB
44
Propagación de UWB
45
Propagación de UWB
46
Tiempo de retardo
Para LOS Tretardo < 5 ns, 162 caminos
47
Para NLOS tretardo = 10 ns , 623 caminos
Tiempo de retardo
48
Antenas de UWB
49
Antenas de UWB
50
Antenas de UWB
51
Antenas de UWB
52
Antenas de UWB
53
Antenas de UWB
54
Antenas de UWB
55
Antenas de UWB
56
Efecto de UWB sobre UMTS, PUWB = -60 dBm/MHz
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Seperation between the UMTS mobile and the UWB source (m)
Do
wn
lin
k
m
acr
oce
ll
no
rma
lize
d
ran
ge
Data Service
s = 3.5 s = 4.0 s = 4.5
Radio normalizado de más que 80%
57
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50.9
0.92
0.94
0.96
0.98
1
1.02
Seperation between the UMTS mobile and the UWB source (m)
Do
wn
lin
k
m
acr
oce
ll
no
rma
lize
d
ran
ge
Data Service
s = 3.5 s = 4.0 s = 4.5
Efecto de UWB sobre UMTS, PUWB = -81 dBm/MHz
Radio normalizado de más que 99% y capacidad normalizada de 99%
58
103
104
-120
-110
-100
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