This paper presents a CMOS impulse radio ultra-wideband (IR-UWB) receiver implemented using IBM 0.13um CMOS technology for inner/inter-chip wireless interconnection. The IR-UWB receiver is based on the non-coherent architecture which removes the complexity of RF architecture (such as DLL or PLL) and reduces power consumption. The receiver consists of three blocks: a low noise amplifier (LNA) with active balun, a correlator, and a comparator. Simulation results show the die area of the IR-UWB receiver of 0.2mm2, a power gain (S21) of 12.5dB, a noise figure (NF) of 3.05dB, an input return loss (S11) of less than -16.5dB, a conversion gain of 18dB, a NFDSB of 22. The receiver exhibits a third order intercept point (IIP3) of -1.3dBm and consumes 22.9mW of power on the 1.4V power supply.
Mohyuddin, Wahab;Kim, In Bok;Choi, Hyun Chul;Kim, Kang Wook
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.17
no.2
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pp.65-70
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2017
The design and implementation aspects of a new single-balanced mixer for ultra-wideband (UWB) applications are presented in this study. The proposed mixer utilizes a miniaturized UWB ring coupler as a balun, consisting of a pair of in-phase and inverted-phase transitional structures. The well-balanced UWB performance of the ring coupler, aside from the optimized diode matching, results in improved conversion loss and inter-port isolations for a wide bandwidth. The size of the implemented single-balanced diode mixer is reduced to about 60% of the area of the conventional single-balanced ring diode mixer. The measured results of the proposed mixer exhibit an average conversion loss of 7.5 dB (minimum 6.7 dB) and a port-to-port isolation of greater than 18 dB over a UWB frequency range of 3.1-10.6 GHz. The measured results agree well with the simulated results.
Geetha, G;Palaniswamy, Sandeep Kumar;Alsath, M. Gulam Nabi;Kanagasabai, Malathi;Rao, T. Rama
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.1
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pp.400-405
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2018
This paper presents a compact ultra-wideband (UWB) flexible monopole antenna design on a paper substrate. The proposed antenna is made of iterations of a circular slot inside an octagonal metallic patch. This fractal-based geometry has been deployed to achieve compactness along with improved bandwidth, measured reflection coefficient -10 dB bandwidth ranging from 2.7 to 15.8 GHz. The overall size of the antenna is $26mm{\times}19mm{\times}0.5mm$, which makes it a compact one. The substrate used is paper and the main features like environment friendly, flexibility, green electronics applications and low cost of fabrication are the key factors for the proposed antenna. The aforementioned UWB prototype is suitable for many wireless communication systems such as WiMAX, WiFi, RFID and WSN applications. Antenna has been tested for the effect of bending by placing it over a curved surface of a very small radius of 10 mm.
This paper proposes a joint timing synchronization, channel estimation, and data detection for the impulse radio ultra-wideband systems. The proposed timing synchronizer consists of coarse and fine timing estimation. The synchronizer discovers synchronization points in two stages and performs adaptive threshold based on the maximum pulse averaging and maximum (MAX-PA) method for more precise synchronization. Then, iterative channel estimation is performed based on the discovered synchronization points, and data are detected using the selective rake (S-RAKE) detector employing maximal ratio combining. The proposed synchronizer produces two signals-the start signal for channel estimation and the start signal for start frame delimiter (SFD) detection that detects the packet synchronization signal. With the proposed synchronization, channel estimation, and SFD detection, an S-RAKE receiver with binary pulse position modulation binary phase-shift keying modulation was constructed. In addition, an IEEE 802.15.4a channel model was used for performance comparison. The comparison results show that the constructed receiver yields high performance close to perfect synchronization.
Although asymptotic bounds of wireless network capacity have been heavily pursued, the answers to the following questions are still critical for network planning, protocol and architecture design: Given a three-dimensional (3D) network space with the number of active users randomly located in the space and using the wireless communication technology, what are the expected per-flow throughput, network capacity, and network transport capacity? In addition, how can the protocol parameters be tuned to enhance network performance? In this paper, we focus on the ultra wideband (UWB) based wireless personal area networks (WPANs) and provide answers to these questions, considering the salient features of UWB communications, i.e., low transmission/interference power level, accurate ranging capability, etc. Specifically, we demonstrate how to explore the spatial multiplexing gain of UWB networks by allowing appropriate concurrent transmissions. Given 3D space and the number of active users, we derive the expected number of concurrent transmissions, network capacity and transport capacity of the UWB network. The results reveal the main factors affecting network (transport) capacity, and how to determine the best protocol parameters, e.g., exclusive region size, in order to maximize the capacity. Extensive simulation results are given to validate the analytical results.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.3A
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pp.205-212
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2009
A novel channel estimation scheme is proposed for coherent Impulse Radio Ultra Wideband (IR-UWB) system based on IEEE 802.15.4a specification. By extracting and utilizing the information on the frequency synchronization, the proposed channel estimation algorithm improves the receiver performance even under the restricted number of preamble symbols in IEEE 802.15.4a signal format. Simulation results over the IEEE 802.15.4a channel models show the performance gain with the proposed algorithm compared to ordinary channel estimation method.
In order to solve the undetected probability of multiple targets in ultra-wideband (UWB) through-the-wall radar imaging (TWRI), a time-delay and amplitude modified back projection (BP) algorithm is proposed. The refraction point is found by Fermat's principle in the presence of a wall, and the time-delay is correctly compensated. On this basis, transmission loss of the electromagnetic wave, the absorption loss of the refraction wave, and the diffusion loss of the spherical wave are analyzed in detail. Amplitude compensation is deduced and tested on a model with a single-layer wall. The simulating results by finite difference time domain (FDTD) show that it is effective in increasing the scattering intensity of the targets behind the wall. Compensation for the diffusion loss in the spherical wave also plays a main role. Additionally, the two-layer wall model is simulated. Then, the calculating time and the imaging quality are compared between a single-layer wall model and a two-layer wall model. The results illustrate the performance of the time-delay and amplitude-modified BP algorithm with multiple targets and multiple-layer walls of UWB TWRI.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2006.06a
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pp.505-506
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2006
PD(partial discharge) occurred from variable PD sources in air may be the cause of breakdown in high voltage equipment which affect huge outage in power system. Identification and localization of PD sources is very important for engineer to cope with huge accident beforhand. PD phenomena can be detected by acoustic emission sensor or electromagnetic sensor like antenna. This paper has investigated the identification method using PCA(principal component analysis) for the PD signals from variable PD sources, for which the electric field distribution and PD inception voltages were simulated by using commercial FEM program. PD signals was detected by ultra wideband antenna. Their own features were extracted as the frequency coefficients transformed with FFT(fast fourier transform) and used to obtain independent pincipal components of each PD signals.
The rapid proliferation of in-home and office information applications and services is driving the need for new wireless technologies enabling wideband short range multimedia communications. Due to the growing demand for higher quality media and faster wireless connections, several IEEE standardization groups are considering very high data rate alternatives physical layer(s) for Wireless Personal Area Network (WPAN). The Ultra Wide Band (UWB) multiple access technology based on very narrow pulse transmission, is one viable candidate for these applications providing very high bit rates services, low power consumption and accurate positioning capability. In this paper we provide a methodology to evaluate the UWB system BER performance in UWB wireless fading networks with power controlled UWB devices are considered. Results can be used to analyze the performance of a given network topology and to provide useful design ideas for an UWB home sensor network.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.30
no.3
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pp.236-242
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2019
Ultra-wideband(UWB) is a technology that can transmit and receive signals at high speeds using a very short signal of wideband of several GHz, and has been recently used in the field of radar technology. Impulse radio(IR)-UWB radar is used in the field of motion recognition with high resolution. In this work, we studied motion recognition using IR-UWB radar. We constructed a development environment to acquire data about motion and implemented a signal processing algorithm for performance enhancement. Based on the signal processing result, the performance was verified through feature extraction and learning of motion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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