PulsON

Основная идея TM-UWB заключается в использовании сверх широкополосных сигналов для передачи информации при помощи имульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Передатчик излучает короткий "Гауссовский" импульс с определенным меж импульсным интервалом. В зависимости от области применения, длительность импульса находится в области от 0.20 до 1.50 наносекунд и меж импульсным интервалом от 25 до 1000 наносекунд. На рисунке (снизу) представлен идеализированный импульс передатчика во временной и частотной области.

Данный импульс является сверх широкополосным сигналом, для которого ширина полосы и расположение центральной частоты зависит от длительности импульса1. Во временной области, этот сигнал описывается функции Гаусса2:

                        (1)

Где tau есть постоянная затухания сигнала, которая определяется длительностью сигнала (t). В частотной области сигнал описывается следующей функцией:

     (2)

Центральная частота обратно пропорциональна длительности импульса, т.е.:

                                    (3)

Для одиночного импульса ширина полосы составляет 116% от значения центральной частоты. Так для 0.5нс импульса представленного на рисунке, центральная частота составляет 2Ггц и половина мощности укладывается в полосе приблизительно 2Ггц.

TM-UWB использует одиночный импульс как элемент для построения кодово-импульсной последовательности. Данные модулируются3 посредством изменения меж импульсного интервала. На рисунке (см. далее) представлена последовательность импульсов4. Из рисунка видно, что в частотной области учащение импульсов приводит к энергетическим выбросам (гребенчатые линии на рисунке). Наличие выбросов приводит к интерференции на очень коротких расстояниях с обычными радиосистемами, что не желательно для средств связи.

Поэтому, в соответствии с передаваемой информацией необходимо проводить дополнительную обработку последовательности импульсов. Уменьшения выбросов можно достичь путем изменения меж импульсного интервала. Для этого TM-UWB системы используют ИКМ с привязкой импульсов к оси времени5, что позволяет проводить оптимальный прием при помощи согласованных фильтров6.

Как видно из представленного рисунка, ИКМ с привязкой импульсов к оси времени имеет частотную характеристику значительно лучше по мощности, чем обычная последовательность импульсов. Модуляция “приглаживает” спектр сигнала, таким образом делая систему менее обнаружимый. К примеру, на скорости 10 миллионов импульсов в секунду (10Мбит) передатчик излучает импульсы приблизительно каждые 100нс (на рисунке период повторения обозначен как PRIavg). PRIavg имеет различное значение, т.к при передаче "0" меж импульсный интервал уменьшается на 100пс, а при передаче "1" увеличивается на 100пс. Теоретически TM-UWB система радиосвязи способна иметь тысячи каналов передачи аналоговых сигналов (голос) в одном стволе без специального обрабатывающего алгоритма и дополнительных информационных затрат на поддержку канала связи. По оценки специалистов вместимостьTM-UWB колеблеться между 200 и 1000 каналов одновременного доступа для работы с цифромым каналом 64Кб/с (дуплекс), в зависимости от многочисленных факторов (окружающей среды, дополнительные алгоритмы для трансформации протоколов и т.п). Используя сотовую архитектуру и стандартные методы радиотехники,эти показатели возможно будут увеличены.

  1. центральная частота есть величина обратно пропорциональная длительности СШП импульса. Данный термин не имеет физического смысла для СШП, поэтому в нашей стране этот термин не встречается. На мой взгляд, он используется для адаптации инженеров привыкших к терминам: рабочая частота, диапазон и т.п.
  2. именно поэтому этот сигнал называют гауссовым.
  3. слово "модулируются" взято из оригинального текста, точнее было бы сказать - кодируются.
  4. представленная последовательность не несет информации
  5. точнее - привязка по времени производиться относительно одного импульса, называемого базовым.
  6. взято из оригинального текста, хотя на самом деле оптимальный приемник строится на корреляторе. В случае связных устройств (т.е. детерминированный сигнал) СФ является частотной моделью коррелятора, и эта фраза не является ошибкой.