Chapter 1Introduction and Thesis Ov

Chapter 1



Introduction and Thesis Overview


1.1 Motivation

In general, a wireless communication system is a means for transmitting unknown data without errors from one location to another without the use of guiding structures, and such systems have been around for over a hundred years. Since the early work of Guglielmo Marconi [60] in ship-to-shore communications, the advancement of wireless communications has come an extremely long way. After the “wired” barrier was broken at the turn of the nineteenth century, the mobile barrier was broken with the advent of transistors in the 1940s and 50s which allowed for compact receiver designs. Since then, continual advancements have been made in the area of wireless portable communication systems, specifically in the area of reducing the cost of such devices, but also in the underlying technology. A challenge probably never envisioned by Marconi, but the bane of many of today’s wireless researches is coping with the increasing number of users and systems in the dwindling radio spectrum, while addressing the desire for faster, more robust systems. To this end, the research community has addressed ways in which these new challenges can be met and this thesis represents a contribution towards that goal.
Over the past several years, there has been a significant amount of interest and research in the area of wideband and ultra-wideband (UWB) signaling for use in indoor wireless systems1. This interest is in part motivated by the fact that the use of large bandwidth signals makes systems less sensitive to the degrading effects of multipath propagation, which often typifies the indoor environment. By reducing the sensitivity to multipath, more robust and higher capacity systems can be realized. Additionally, these wideband and UWB techniques are well suited for multiple access and deployment over existing narrowband communication systems which makes them a viable candidate for future systems in the dwindling radio spectrum. Recent rulings by the FCC allowing the use of certain types of unlicensed UWB further support the future potential of such technologies.

The notion on which this entire work is based (larger bandwidths mean less fading) is well known in the area of communication research. However, there exist very few studies which definitively characterize and study this effect; and even fewer which are based on actual measurement data. This work presents a complete analysis of this well known phenomenon which to the author’s knowledge has not been done with this type of scope before.





1 Wideband and Ultra-Wideband signals are defined shortly, but for this discussion they can be thought of as signals having bandwidths much larger than current digital systems which are on the order of kHz.


1

1.2 Background and Perspective

The background required for this thesis is minimal, and it is expected that someone with a general understanding of communication principles as well as basic mathematics, probability theory and stochastic processes can grasp and benefit from its content. In instances where specialized concepts are presented, they are either explained or references given where the reader can find excellent treatment of the material. However, for the benefit of the reader it is useful to consider how the work in this thesis fits into the big picture of wireless communications.
The main reason for interest in this thesis topic lies in its application to direct sequence spread spectrum (DS-SS) communication systems, specifically DS-CDMA. Code Division Multiple Access or CDMA is a multiple access technique that allows multiple users to share the radio spectrum at the same time, over the same frequency. This is in comparison to frequency division multiple access (FDMA), in which the frequency spectrum is divided into sections for use by only one user at a time or time division multiple access (TDMA), in which the same portion of the radio spectrum is shared by multiple users at different times. Traditional broadcast radio and television are examples of systems using FDMA while push-to-talk short range walkie-talkie type devices usually use TDMA (only one person is allowed to talk at a time). CDMA is one of the major current standards deployed for commercial wireless telephone (IS-95) and has future potential for wideband and UWB systems based on its many strengths for coexisting systems. In a CDMA system, narrowband information signals are “spread” by multiplying them with a known pseudorandom noise (PN) sequence which makes them similar to white Gaussian noise when transmitted. However, since the PN sequence is known, the signal can be “despread” at the receiver by multiplying the incoming signal with the same PN sequence. The properties of the codes are such that different codes have low correlation to one another and multiple codes can be sent and demodulated over the same time/frequency channel, which is only limited by the effective increase in noise. CD

Kết quả (Việt) 1:

Chương 1Giới thiệu và tổng quan về luận văn tốt nghiệp1.1 động lựcNói chung, một hệ thống truyền thông không dây là một phương tiện để truyền dữ liệu không biết mà không có lỗi từ một địa điểm khác mà không cần sử dụng hướng dẫn cấu trúc, và hệ thống như vậy đã khoảng hơn một trăm năm. Kể từ khi công việc đầu tiên của sân bay Guglielmo Marconi [60] truyền thông tàu trên bờ biển, sự tiến bộ của truyền thông không dây đã đến một cách rất dài. Sau khi các rào cản "dây" đã bị phá vỡ tại bật của thế kỷ 19, các rào cản di động đã bị phá vỡ với sự ra đời của transistor trong thập niên 1940 và thập niên 50 cho phép nhận thiết kế nhỏ gọn. Kể từ đó, liên tục cải tiến đã được thực hiện trong khu vực của hệ thống truyền thông không dây di động, đặc biệt trong lĩnh vực giảm chi phí của các thiết bị như vậy, nhưng cũng trong công nghệ nằm bên dưới. Một thách thức có lẽ không bao giờ hình dung bởi Marconi, nhưng bane của nhiều người ngày hôm nay của nghiên cứu không dây đối phó với số lượng ngày càng cao của người dùng và các hệ thống trong quang phổ radio đang giảm, trong khi giải quyết những mong muốn cho các hệ thống nhanh hơn, mạnh mẽ hơn. Để kết thúc này, các cộng đồng nghiên cứu đã đề cập những cách mà trong đó những thách thức mới có thể được đáp ứng và luận án này đại diện cho một sự đóng góp hướng tới mục tiêu đó.Trong nhiều năm qua, đã có một số lượng đáng kể của sự quan tâm và nghiên cứu trong lĩnh vực wideband và ultra-wideband (UWB) tín hiệu để sử dụng trong systems1 không dây trong nhà. Lãi suất này là một phần thúc đẩy bởi một thực tế rằng việc sử dụng băng thông lớn tín hiệu hệ thống làm cho ít nhạy cảm với tác dụng làm giảm đi tuyên truyền ion, thường typifies môi trường trong nhà. Bằng cách giảm độ nhạy cảm với ion, mạnh mẽ hơn và cao hơn năng lực hệ thống có thể được thực hiện. Ngoài ra, những wideband và UWB kỹ thuật là rất thích hợp cho nhiều truy cập và triển khai trên hệ thống thông tin liên lạc hiện có hẹp mà làm cho họ một ứng cử viên khả thi cho các hệ thống trong tương lai trong quang phổ radio đang giảm. Các phán quyết tại bởi FCC cho phép sử dụng một số loại không có giấy phép UWB tiếp tục hỗ trợ các tiềm năng trong tương lai của công nghệ như vậy.Các khái niệm toàn bộ công việc này dựa trên (lớn hơn băng thông có nghĩa là ít hơn fading) được biết đến trong lĩnh vực nghiên cứu truyền thông. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu mà dứt khoát đặc trưng và nghiên cứu này có hiệu lực; và thậm chí còn ít hơn mà dựa trên các dữ liệu thực tế đo lường. Công việc này trình bày một phân tích đầy đủ của hiện tượng này cũng được biết đến đó để kiến thức của tác giả đã không được thực hiện với các loại của các phạm vi trước.1 Wideband và Ultra-Wideband tín hiệu được quy định một thời gian ngắn, nhưng cho các cuộc thảo luận này họ có thể được coi là tín hiệu có băng thông lớn hơn nhiều so với hệ thống kỹ thuật số hiện nay là trên thứ tự của kHz.1 1.2 bối cảnh và góc nhìnNền tảng cần thiết cho luận án này là tối thiểu, và hy vọng rằng một ai đó với một sự hiểu biết chung về nguyên tắc giao tiếp cũng như cơ bản toán học, lý thuyết xác suất và quá trình ngẫu nhiên có thể nắm bắt và hưởng lợi từ nội dung của nó. Trong trường hợp mà khái niệm đặc biệt được trình bày, hoặc là họ được giải thích hay tài liệu tham khảo cho người đọc có thể tìm các điều trị tuyệt vời của vật liệu. Tuy nhiên, vì lợi ích của người đọc nó rất hữu ích để xem xét làm thế nào các công việc trong luận án này phù hợp với hình ảnh lớn của truyền thông không dây.Lý do chính của việc quan tâm đến chủ đề luận án này nằm trong ứng dụng của mình để trực tiếp tự lây lan phổ (DS-SS) hệ thống thông tin, đặc biệt DS-CDMA. Code Division Multiple Access hoặc CDMA là một kỹ thuật truy cập nhiều cho phép nhiều người dùng để chia sẻ trong quang phổ radio cùng một lúc, trên cùng một tần số. Đây là so với tần số phận nhiều truy cập (FDMA), trong đó phổ tần số được chia thành phần để sử dụng bởi chỉ có một người dùng tại một thời gian hay thời gian phân chia nhiều truy cập (TDMA), trong đó phần quang phổ radio, cùng chia sẻ bởi nhiều người dùng tại thời điểm khác nhau. Truyền thống phát sóng đài phát thanh và truyền hình là ví dụ về hệ thống bằng cách sử dụng FDMA, trong khi tầm ngắn push-to-talk đàm loại thiết bị thường sử dụng TDMA (chỉ có một người được cho phép để nói chuyện tại một thời điểm). CDMA là một trong các tiêu chuẩn hiện hành chính triển khai thương mại không dây điện thoại (IS-95) và có tiềm năng trong tương lai cho wideband và hệ thống UWB dựa trên thế mạnh nhiều của nó cho hệ thống coexisting. Trong một hệ thống CDMA, hẹp thông tin tín hiệu "lây lan" bằng cách nhân số đó với một chuỗi được biết đến nhiều ngẫu nhiên ảo qua nhiễu (PN) mà làm cho chúng tương tự như màu trắng Gaussian tiếng ồn khi truyền. Tuy nhiên, kể từ chuỗi PN biết đến, tín hiệu có thể được "despread" tại người nhận bằng cách nhân số tín hiệu đến với trình tự PN giống. Các thuộc tính của các mã như vậy mà mã khác nhau có thấp tương quan với nhau và nhiều mã có thể được gửi và demodulated trong cùng một thời gian/tần số kênh, mà chỉ được giới hạn bởi sự gia tăng hiệu quả trong tiếng ồn. ĐĨA CD

Kết quả (Việt) 2:

Chương 1



Giới thiệu và Thesis Tổng quan


1.1 Động lực

chung, một hệ thống truyền thông không dây là một phương tiện để truyền dữ liệu không rõ mà không có lỗi từ một địa điểm khác mà không cần sử dụng các cấu trúc hướng dẫn, và các hệ thống như vậy đã được khoảng hơn một trăm năm. Kể từ khi tác phẩm đầu tay của Guglielmo Marconi [60] trong thông tin liên lạc từ tàu vào bờ, sự tiến bộ của thông tin liên lạc không dây đã đi một cách cực kỳ dài. Sau khi "dây" hàng rào đã bị hỏng ở đầu thế kỷ XIX, hàng rào di động đã bị phá vỡ với sự ra đời của bóng bán dẫn trong năm 1940 và những năm 50 đã cho phép cho các thiết kế thu gọn. Kể từ đó, những tiến bộ liên tục đã được thực hiện trong lĩnh vực hệ thống thông tin di động không dây, đặc biệt trong lĩnh vực giảm chi phí của các thiết bị như vậy, nhưng cũng có trong công nghệ cơ bản. Một thách thức không bao giờ có thể hình dung bởi Marconi, nhưng nguyên nhân suy sụp của nhiều nghiên cứu không dây ngày nay đang phải đối mặt với số lượng ngày càng tăng của người sử dụng và hệ thống trong phổ tần vô tuyến bị thu hẹp, trong khi giải quyết mong muốn nhanh hơn các hệ thống, mạnh mẽ hơn. Để kết thúc này, cộng đồng nghiên cứu đã đề cập cách thức mà những thách thức mới có thể được đáp ứng và luận án này đại diện cho một đóng góp tới mục tiêu đó.
Trong vài năm qua, đã có một số lượng đáng kể sự quan tâm và nghiên cứu trong lĩnh vực băng rộng và siêu băng rộng (UWB) báo hiệu để sử dụng trong systems1 không dây trong nhà. Mối quan tâm này là một phần được thúc đẩy bởi một thực tế là việc sử dụng các tín hiệu băng thông lớn làm cho hệ thống ít nhạy cảm với những tác động hạ tuyên truyền đa đường, mà thường là tiêu biểu cho môi trường trong nhà. Bằng cách làm giảm độ nhạy cảm với đa đường, hệ thống công suất mạnh mẽ hơn và cao hơn có thể được thực hiện. Ngoài ra, những băng rộng và các kỹ thuật UWB là rất thích hợp cho nhiều truy cập và triển khai trên hệ thống truyền thông băng hẹp hiện có mà làm cho họ một ứng cử viên khả thi cho hệ thống trong tương lai trong phổ tần vô tuyến đang suy giảm. Phán quyết gần đây của FCC cho phép sử dụng một số loại không có giấy phép UWB tiếp tục hỗ trợ các tiềm năng trong tương lai của công nghệ như vậy.

Các khái niệm trên đó toàn bộ công trình này được dựa (băng thông lớn hơn có nghĩa là ít fading) cũng được biết đến trong lĩnh vực nghiên cứu truyền thông. Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại rất ít nghiên cứu mà dứt khoát mô tả và nghiên cứu tác động này; và thậm chí ít hơn, dựa trên số liệu đo đạc thực tế. Công việc này trình bày một phân tích đầy đủ về hiện tượng này cũng được biết đến để kiến thức của tác giả đã không được thực hiện với loại hình này phạm vi trước.





1 Wideband và Ultra-Wideband tín hiệu được định nghĩa trong thời gian ngắn, nhưng đối với cuộc thảo luận này, họ có thể được coi như là tín hiệu có băng thông lớn hơn nhiều so với các hệ thống kỹ thuật số hiện nay là vào thứ tự của kHz.


1 1.2 Bối cảnh và Perspective các nền cần thiết cho luận án này là tối thiểu, và đó là mong rằng ai đó với một sự hiểu biết chung về nguyên tắc giao tiếp cũng như toán học cơ bản, lý thuyết xác suất và quy trình ngẫu nhiên có thể nắm bắt và được hưởng lợi từ nội dung của nó. Trong trường hợp các khái niệm chuyên ngành được trình bày, chúng được giải thích một trong hai hoặc tài liệu tham khảo cho nơi người đọc có thể tìm thấy điều trị tuyệt vời của vật liệu. Tuy nhiên, vì lợi ích của người đọc nó rất hữu ích để xem xét cách làm việc trong luận án này phù hợp với những bức tranh lớn của truyền thông không dây. Lý do chính cho sự quan tâm trong chủ đề luận án này nằm trong ứng dụng của mình cho chuỗi trực tiếp lây lan phổ (DS-SS ) hệ thống thông tin liên lạc, đặc biệt DS-CDMA. Code Division Multiple Access hoặc CDMA là một kỹ thuật đa truy nhập cho phép nhiều người dùng chia sẻ phổ tần vô tuyến cùng một lúc, trên cùng một tần số. Đây là so với sự phân chia tần số đa truy nhập (FDMA), trong đó phổ tần số được chia thành các phần để sử dụng bởi chỉ một người dùng tại một thời điểm hoặc phân chia thời gian đa truy nhập (TDMA), trong đó phần cùng của phổ vô tuyến điện là chia sẻ bởi nhiều người sử dụng tại thời điểm khác nhau. Phát sóng phát thanh truyền thống và truyền hình là những hệ thống sử dụng FDMA trong khi các thiết bị tầm ngắn loại walkie-talkie push-to-talk thường sử dụng TDMA (chỉ có một người được phép nói chuyện tại một thời điểm). CDMA là một trong những tiêu chuẩn hiện hành chủ yếu được triển khai cho điện thoại không dây thương mại (IS-95) và có tiềm năng trong tương lai cho các hệ thống băng rộng và UWB dựa trên nhiều thế mạnh của mình cho các hệ thống cùng tồn tại. Trong một hệ thống CDMA, tín hiệu thông tin băng hẹp là "lây lan" bằng cách nhân chúng với một chuỗi giả ngẫu nhiên được biết đến tiếng ồn (PN) mà làm cho chúng tương tự như tiếng ồn Gaussian trắng khi truyền đi. Tuy nhiên, kể từ khi chuỗi PN được biết đến, tín hiệu có thể được "despread" ở người nhận bằng cách nhân tín hiệu đến với chuỗi PN cùng. Các tính chất của mã là như vậy mà mã khác nhau có mối tương quan thấp với nhau và nhiều mã có thể được gửi và giải điều chế trong thời / kênh tần số, mà chỉ bị giới hạn bởi sự gia tăng hiệu quả trong tiếng ồn. CD