| Περίληψη: | Οι τεχνικές ασύρματης μετάδοσης Ultra Wide Band (UWB) είναι γνωστές εδώ
και αρκετές δεκαετίες. Το ϐασικό χαρακτηριστικό των συγκεκριμένων συστη-
μάτων είναι η εκπομπή και λήψη σήματος που εκτείνεται σε πολύ μεγάλο
εύρος συχνοτήτων. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται διαρκώς αυξανόμενο
ερευνητικό ενδιαφέρον γύρω από την περιοχή των τηλεπικοινωνιακών συ-
στημάτων που χρησιμοποιούν UWB τεχνικές μετάδοσης, κυρίως λόγω της
μεγάλης εφαρμοσιμότητάς της. Στις τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές, η χρήση
της τεχνικής UWB μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση των ταχυτήτων ασύρματης
μετάδοσης, λόγω της δυνατότητας εκπομπής μεγάλου αριθμού παλμών σε
πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Σε εφαρμογές εντοπισμού, το UWB μπορεί
να ωθήσει προς την αύξηση της διακριτικής τους ικανότητας. Επίσης, κατάλ-
ληλα UWB σήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπου υπάρχει ανάγκη για
υψηλή διεισδυτικότητα μέσα από εμπόδια.
Ο πιο απλός τρόπος μετάδοσης σήματος τέτοιου είδους είναι η εκπομ-
πή εξαιρετικά σύντομων παλμών. Ο τρόπος με τον οποίο τα μεταδιδόμενα
σύμβολα διαμορφώνουν αυτούς τους παλμούς ποικίλλει. Οι πρώτες UWB
εφαρμογές χρησιμοποιούσαν σχεδόν αποκλειστικά την τεχνική Dιαμόρφωσης
Θέσης Παλμού (Pulse Position Modulation PPM)
γιατί η αντιστροφή πολύ
σύντομων παλμών ήταν δύσκολο να υλοποιηθεί. Με αυτή την τεχνική, το
κάθε μεταδιδόμενο σύμβολο καθορίζει τη ϑέση του παλμού στο πεδίο του
χρόνου. Αργότερα, άρχισαν να χρησιμοποιούνται και τεχνικές Dιαμόρφωσης
Πλάτους Παλμού (Pulse Amplitude Modulation PAM).
Wστόσο, ένα μεγάλο
πλεονέκτημα της μεθόδου PPM είναι οι μειωμένες απαιτήσεις της σε ισχύ,
γιατί μεταδίδονται πολύ σύντομοι παλμοί ακολουθούμενοι από σχετικά με-
γάλες περιόδους «σιωπής». Η ιδιότητα αυτή, καθιστά τη μέθοδο διαμόρφωσης
PPM ιδιαίτερα ελκυστική σε εφαρμογές που απαιτούν χαμηλή κατανάλωση ισχύος.
Σε αυτή την εργασία μελετούμε τη δομή ενός συστήματος μετάδοσης δε-
δομένων Ultra Wide Band το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο διαμόρφωσης
PPM. Η συμπεριφορά ενός τέτοιου συστήματος κατά τη μετάδοση μέσα από
διάφορα κανάλια παρουσία ϑορύβου εξετάζεται μέσω εξομοίωσης. Είναι γνω-
στό ότι τα συστήματα αυτά πλήττονται τόσο από το ϑόρυβο που εισάγεται λό-
γω της μετάδοσης, διασυμβολική παρεμβολή, αλλά και παρεμβολή ανάμεσα
στους πολλαπλούς χρήστες. Επίσης, οι περιορισμοί που ορίστηκαν στις ΗΠΑ
για την μεταδιδόμενη ισχύ ανά συχνότητα των εμπορικών UWB εφαρμογών,
οι οποίοι αναμένεται να υιοθετηθούν και στον υπόλοιπο κόσμο, αποτελούν
ένα επιπλέον ϑέμα που επηρεάζει την επίτευξη υψηλών ϱυθμών μετάδοσης
δεδομένων. Μια λύση είναι η χρήση τεχνικών ισοστάθμισης ή, ισοδύναμα,
μεθόδων εκτίμησης του καναλιού που λειτουργούν στο δέκτη. Αν και οι
κλασικές τεχνικές ισοστάθμισης ή εκτίμησης καναλιού μπορούν να εφαρμο-
στούν με μικρές τροποποιήσεις και σε UWB σήματα διαμορφωμένα με PPM,
ένα ϐασικό εμπόδιο είναι τόσο το μεγάλο πλήθος παραμέτρων που πρέπει να
εκτιμηθούν (ένα τυπικό κανάλι σε εσωτερικό χώρο μπορεί να έχει ακόμη και
πάνω από 150 συντελεστές), όσο και ο πολύ μεγάλος ϱυθμός δειγματοληψίας
που απαιτείται. Επίσης, ϕαίνεται ότι μπορούν να αξιοποιηθούν τα ιδιαίτερα
χαρακτηριστικά που εμφανίζει η εφαρμογή της διαμόρφωσης PPM σε UWB
συστήματα, όπως είναι το ϕαινόμενο πολλαπλών μονοπατιών (multipath) σε
συνδυασμό με την υψηλή διακριτικότητα (resolution) του σήματος UWB, ή
ακόμη και η δυνατότητα μετάδοσης του ίδιου συμβόλου περισσότερες από μί-
α ϕορές. Στα πλαίσια της εργασίας ϑα μελετηθούν και ϑα ενσωματωθούν στο
σύστημα υπάρχουσες μέθοδοι εκτίμησης ή ισοστάθμισης καναλιού, οι οποί-
ες αποτελούν προϊόν πρόσφατων προσπαθειών προς αυτή την κατεύθυνση.
Θα μελετηθεί ο τρόπος με τον οποίο επιδρούν στην απόδοση του συστήμα-
τος. Τέλος, ϑα εξεταστεί η δυνατότητα επέκτασης των μεθόδων εκτίμησης
καναλιού με σκοπό τη ϐελτίωση της υπολογιστικής τους πολυπλοκότητας,
μετατρέποντάς τους σε επαναληπτικούς/προσαρμοστικούς αλγορίθμους.
|
|---|
