IR-UWB and OFDM-UWB Transceiver Nodes for Communication and Positioning Purposes

Ultra-wideband (UWB) a suscité l'intérêt de chercheurs et de l'industrie en raison de ses nombreux avantages tels que la faible probabilité d'interception et de la possibilité de combiner la communication des données de positionnement dans un seul système. Il existe plusieurs UWB couche physique (PHY) présentées initialement à la norme IEEE qui convergent en deux propositions principales: des porte-UWB ou Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM-UWB), et à court d'impulsion porteuse à-UWB ou Impulse Radio-(IR-UWB). Une des plus grandes tâches difficiles pour les chercheurs est de nos jours la conception d'émetteurs-récepteurs UWB optimisés qui satisfont à des conditions rigoureuses, dont la simplicité caractéristiques large bande, à faible coût et de conception. Des études antérieures ont montré que les récepteurs à conversion directe basée sur Wave-radio interféromètre (WRI) circuits représentent un bon candidat pour les applications UWB. Circuits IRG ont plusieurs avantages tels que l'exploitation à large bande, à faible coût et la simplicité. Des travaux antérieurs sur l'IRG circuit, cependant, a enquêté sur le circuit de l'IRG sur la base du concept de porteuse unique signaux (par exemple, les signaux sinusoïdaux). L'objectif de ce projet est de fournir les résultats de conception, de simulation, de mise en oeuvre et le test d'un émetteur-récepteur WRI basé sur ce que peut être utilisé comme un noeud ou un pico-réseau dans un détecteur sans fil / réseau de données. Nous allons passer par les étapes de conception et de mise en oeuvre de propositions UWB deux: IR-UWB et OFDM-UWB. Pour la proposition porteuse à nous concentrer sur la conception et la mise en oeuvre de l'émetteur-récepteur en intégrant les opérations de transmission / réception dans un prototype unique, alors que pour la proposition des porte-nous concevoir et mettre en oeuvre l'émetteur-récepteur avec le circuit de l'IRG dans le récepteur seulement utilisé en tant que convertisseur abaisseur directe. Résultats expérimentaux, de simulation et d'analyse ont été obtenus et sont présentés dans cette thèse.

Abstract

Ultra-wideband (UWB) technology has attracted interest from both researchers and the industry due to its numerous advantages such as low probability of interception and the possibility of combining data communication with positioning in a single system. There are several different UWB physical layer (PHY) proposals originally submitted to IEEE which converged into two main proposals: carrier‐based UWB or Orthogonal-Frequency Division Multiplexing (OFDM‐UWB), and short‐pulse carrierless‐UWB or Impulse-Radio (IR-UWB). One of the biggest challenging tasks for researchers nowadays is the design of optimized UWB transceivers that would satisfy rigorous conditions, among which wideband characteristics, low-cost and design simplicity. Previous studies have shown that direct-conversion receivers based on Wave-Radio Interferometer (WRI) circuits represent a suitable candidate for UWB applications. WRI circuits have several advantages such as wideband operation, low cost, and simplicity. Previous works on WRI circuit, however, investigated the WRI circuit based on the concept of single-carrier signals (i.e., sinusoidal signals). The objective of this project is to provide the design, simulation, implementation and testing results of a WRI-based transceiver that can be utilized as a node or a piconet in a wireless sensor/data network. We will go through the design and implementation steps for both UWB proposals: IR-UWB and OFDM-UWB. For the carrierless proposal we will focus on designing and implementing the transceiver by integrating the transmitter/receiver operations in a single prototype, while for the carrier‐based proposal we will design and implement the transceiver with the WRI circuit in the receiver only utilized as a direct downconverter.