Impulse Radio Impulse Radio Ultra Wide BandUltra Wide Band

Ángel Ortega – RFCS Final Work, June’09

Importancia de UWBImportancia de UWB

Permite grandes tasas Permite grandes tasas de transmisionde transmision

Puede operar con Puede operar con otros sistemas de otros sistemas de banda estrecha (GSM, banda estrecha (GSM, UMTS, GPS…)UMTS, GPS…)

Ofrece servicios Ofrece servicios robustos en robustos en propagacion de señalpropagacion de señal

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Historia de UWBHistoria de UWB

Primeros experimentos: Hertz in 1887 Primeros experimentos: Hertz in 1887 (generacion de chispas)(generacion de chispas)

En los años 70 ya se usaba para En los años 70 ya se usaba para aplicaciones militares como radares aplicaciones militares como radares de alta precisionde alta precision

Principio decada del 2000 fue Principio decada del 2000 fue reconocida la utilidad comercial por reconocida la utilidad comercial por parte de la FCCparte de la FCC

Se le asigno la banda de frecuencias Se le asigno la banda de frecuencias de 3,1 – 10,6 GHzde 3,1 – 10,6 GHz

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CaracteristicasCaracteristicas

Bmin = 500 KHzBmin = 500 KHz El ancho de banda El ancho de banda

relativo debe ser de un relativo debe ser de un minimo de 0.25 (-10 dB)minimo de 0.25 (-10 dB)

Maxima de densidad Maxima de densidad espectral de potencia de espectral de potencia de -41,3 dBm/MHz-41,3 dBm/MHz

Posibilidad de trabajar a Posibilidad de trabajar a alta y baja velocidad de alta y baja velocidad de transmisiontransmision

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Como generar señales UWBComo generar señales UWB

Convencionalmente, usando FH o Convencionalmente, usando FH o ensanchado de espectro.ensanchado de espectro.

OFDM: Mayor tasa de transmisionOFDM: Mayor tasa de transmision TH impulse radio: Pulsos de corta TH impulse radio: Pulsos de corta

duracion (ns) ofrecen un espectro ya duracion (ns) ofrecen un espectro ya ensanchadoensanchado

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ModulacionesModulaciones

Estas son algunas de las Estas son algunas de las modulaciones mas utilizadas en modulaciones mas utilizadas en UWB:UWB:

MB-OFDMMB-OFDM DS-UWBDS-UWB IR-UWBIR-UWB

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MB-OFDMMB-OFDM

Utiliza portadoraUtiliza portadora 14 bandas de 528 14 bandas de 528

MHzMHz Procesado en Procesado en

dominio digital: dominio digital: Alto consumo de Alto consumo de potenciapotencia

Usado en WUSB Usado en WUSB (Wireless USB)(Wireless USB)

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DS-UWBDS-UWB

El espectro se separa en dos bandas: 3.1-El espectro se separa en dos bandas: 3.1-4.85 GHz y 6.2-9.7 GHz.4.85 GHz y 6.2-9.7 GHz.

Canales definidos con diferentes codigos Canales definidos con diferentes codigos de ensanchamientode ensanchamiento

6 Canales diferentes por banda6 Canales diferentes por banda

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IR-UWB (I)IR-UWB (I)

Emision de pulsos Emision de pulsos muy cortos (<ns)muy cortos (<ns)

No existe No existe portadoraportadora

Se usa pulso Se usa pulso gausiano: mejor gausiano: mejor resolucion en resolucion en radaresradares

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IR-UWB (II)IR-UWB (II)

Hay diversos tipos de variantes Hay diversos tipos de variantes para la transmision de informacion para la transmision de informacion en IR-UWB:en IR-UWB:

1.1. PAM (Pulse Amplitude Modulation)PAM (Pulse Amplitude Modulation)

2.2. OOK (On/Off keying)OOK (On/Off keying)

3.3. PPM (Pulse Position Modulation)PPM (Pulse Position Modulation)

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IR-UWB: PAMIR-UWB: PAM Inicialmente no fue utilizada por aspectos Inicialmente no fue utilizada por aspectos

de implementacionde implementacion Esta representada por un pulso normal Esta representada por un pulso normal

para los bits ‘0’ y el mismo pulso invertido para los bits ‘0’ y el mismo pulso invertido para los bits ‘1’ o viceversa.para los bits ‘1’ o viceversa.

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IR-UWB: OOKIR-UWB: OOK

Se representa en la transmision/no Se representa en la transmision/no transmision del pulso.transmision del pulso.

Tiene la ventaja de consumir menos Tiene la ventaja de consumir menos energia que las demas, en media, el energia que las demas, en media, el 50%.50%.

La presencia de espureos o alto nivel La presencia de espureos o alto nivel de ruido afecta mas a este tipo de de ruido afecta mas a este tipo de modulacion.modulacion.

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IR-UWB: PPMIR-UWB: PPM

La informacion de simbolo se transmite en La informacion de simbolo se transmite en la posicion relativa del pulso, con una la posicion relativa del pulso, con una separacion separacion dd..

Para conseguir pulsos ortogonales en Para conseguir pulsos ortogonales en correlacion correlacion dd debe ser mayor que el debe ser mayor que el tiempo de duracion del pulso.tiempo de duracion del pulso.

Para mejorar BER y tasa de transmision, Para mejorar BER y tasa de transmision, dd debe ser menor que la duracion del pulso.debe ser menor que la duracion del pulso.

El receptor debe ser coherente.El receptor debe ser coherente.

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TH-PPM: ArquitecturasTH-PPM: Arquitecturas

Transmisor formado por un reloj, Transmisor formado por un reloj, modulador TH y generador de pulsos.modulador TH y generador de pulsos.

Deteccion por un grupo de Deteccion por un grupo de correladores (receptor RAKE), correladores (receptor RAKE), procesado banda base.procesado banda base.

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UWB: Aplicaciones (I)UWB: Aplicaciones (I)

WPAN: WPAN: • Conectividad ad-hocConectividad ad-hoc• Radio de 10-20 mRadio de 10-20 m• Uso para distribucion de Uso para distribucion de

audio y video de alta audio y video de alta calidad en tiempo real.calidad en tiempo real.

• Sustituir el cableado en Sustituir el cableado en sistemas de sistemas de entretenimiento.entretenimiento.

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UWB: Aplicaciones (II)UWB: Aplicaciones (II) Redes sensoras:Redes sensoras:

• Gran numero de sensores distribuidos a traves de una Gran numero de sensores distribuidos a traves de una cierta area geografica.cierta area geografica.

• Requieren bajo coste, bajo consumo, Requieren bajo coste, bajo consumo, multifuncionalidad.multifuncionalidad.

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UWB: Aplicaciones (III)UWB: Aplicaciones (III)

Sistemas de reconocimiento:Sistemas de reconocimiento:• Radares de alta sensibilidadRadares de alta sensibilidad

Sistemas de radar vehicularesSistemas de radar vehiculares• Ayuda en la conduccionAyuda en la conduccion• Sistema anticolision inteligenteSistema anticolision inteligente• Control de cruceroControl de crucero• Mejorar activacion de sistemas de Mejorar activacion de sistemas de

seguridad(airbag, suspension, etc).seguridad(airbag, suspension, etc).