An ultra-wideband signal is characterized by a radiated spectrum with wide bandwidth around a relatively low center frequency. In this paper, the bit error rate (BER), packet error rate (PER), and data throughput performance for an ultra-wideband system with M-ary correlation receiver are analyze in additive white Gaussian noise (AWGN) and co-channel interference channel. To evaluate the performance of UWB system, a set of UWB communication waveform as pulse position modulated (PPM) signals consisting of more than one UWB pulse is used. The M-ary PPM signals are defined to be equally correlated in order to simplify the system performance analysis. The analysis for system performance shows that the wireless channel error significantly degrades throughput performance and can be effectively increased by hybrid ARQ scheme. Also, an attempt for comparing the data throughput of ultra-wideband system on different performance improvement schemes and parameters has been made. From the performance evaluation process, it is shown that the effects of wireless channel and hybrid ARQ scheme for ultra wideband M-ary PPM system can be evaluated by means of a suitable combination of the PER, throughput vs. signal-to-noise power ratio per bit.
Aleksandr Serkov;Nina Kuchuk;Bogdan Lazurenko;Alla Horiuskina
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.4
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pp.206-210
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2024
Industrial facilities that use modern IT technologies require the ensured reliability and security of information in automated enterprise management. Concurrently, so as to ensure a high quality of communication, it is necessary to expand the bandwidth of communication channels, which are limited by the physical parameters of the radio frequency spectrum. In order to overcome this contradiction, we propose the application of technology fundamental to ultra-wideband signals, in which the ratio between the bandwidth and its central part is greater than "one". For this reason, the information signal is emitted without a carrier frequency - simultaneously within the entire frequency band - provided that the signal level is lower than the noise level. For the transmission of information content, the method of positional-time coding is used, in which each information bit is encoded by hundreds of ultrashort pulses that arrive within a certain sequence. Mathematical models of signals and values observed in wireless communication systems with autocorrelation reception of modulated ultra-wideband signals are furthermore recommended. These assist in identifying features of the dependence of the error probability on the normalized signal-to-noise ratio and the signal base. Comparative analysis has shown that the best noise immunity of the systems considered in this paper is the communication system, which uses the time separation of the reference and information signals. During the first half of the bit interval, the switch closes the output of the transmitter directly to the generator of the ultra-wideband signal - forming a reference signal. In the middle of the bit interval, the switch alternates the output to one of two possible positions depending on the encoding signal - "zero" or "one", forming the information part of the ultra-wideband signal. It should also be noted that systems with autocorrelation reception and separate transmission of reference and information signals, provide a high level of structural signal secrecy. Furthermore, they provide the reliable transmission of digital information, especially in interference conditions.
The ultra-wideband (UWB) signal radiation process in an antenna is different from that of a narrowband signal. In this paper, we study the degradation of the desired signal component according to the antenna structure and location of a receiver in a bipolar time-hopping UWB system. And we propose a receiver structure with an adaptive template waveform generator to compensate for the degradation caused by a realistic TX-RX antenna system.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.3C
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pp.368-373
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2004
Extremely fine tine resolution of ultra-wideband (UWB) signal poses a new problems to the system designer. A reasonable accuracy of the system clock is necessary to process signals with such a high space resolution. A useful way of illustrating the time resolution of a signal is to evaluate the ambiguity function. The ambiguity function for carrierless UWB defined using the time mismatch and time scaling factor as its two parameters. The UWB ambiguity function is evaluated for various signaling schemes of impulse radio.
In this paper, two frequency domain signal processing techniques for pulse shape modulation(PSM) ultra wideband(UWB) systems are presented. Firstly, orthogonal detection of UWB PSM Hermite pulses in frequency domain is addressed. It is important because time domain detection by correlation-based receivers is severely degraded by many sources of distortion. Pulse-shape, the information conveying signal characteristic, is deformed by AWGN and shape-destructive addition of multiple paths from the propagation channel. Additionally, because of the short nature of UWB pulses, timing mismatches and synchronism degrade the performance of PSM UWB communication systems. In this paper, frequency domain orthogonality of the Hermite pulses is exploited to propose an alternative detection method, which makes possible efficient detection of PSM in dense multipath channel environments. Secondly, a ranging method employing the Cepstrum algorithm is proposed. This method is partly processed in the frequency domain and can be implemented without additional hardware complexity in the terminal.
Ultra-wideband (UWB) radios have attracted great interest for their potential application in short-range high-data-rate wireless communications. High received signal to noise ratio and compliance with the Federal Communications Commissions (FCC) spectral mask call for judicious design of UWB pulse shapers. In this paper, even and odd order derivatives of Gaussian pulse are used respectively as base waveforms to produce two synthesized pulses. Our method can realize high efficiency of spectral utilization in terms of normalized effective signal power (NESP). The waveform design problem can be converted into linear programming problem, which can be efficiently solved. The waveform based on even order derivatives is orthogonal to the one based on odd order derivatives.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.7C
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pp.475-480
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2011
Ultra-wideband (UWB) signal energy spreads over multiple correlator outputs due to rich multipaths, making the output of each correlator have only a small portion of the total energy. Thus, in the proposed two-stage UWB signal detection scheme for cognitive radio communication systems, the decision variable is formed by combining multiple correlator outputs, making it possible to collect the signal energy spread by the multipaths, Simulation results show that the proposed scheme can provide a gain of about 0.6 dB over the conventional schemes in various UWB channel environments.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.9C
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pp.905-913
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2006
In the impulse radio ultra-wideband communication systems, the residual timing offset exists when the acquisition and tracking of the timing synchronization is well done. And the offset affects the performance of the system dramatically. In order to compensate the offset, we present the digital phase-locked loop that uses the reference signal in the correlation detection receiver. First, we show the degradation of BER performance that is caused by the offset, and then compensation process of the timing tracker and performance improvement. In this paper, the timing detector in the tracker operates at the sampling period of frame level uses the correlation between received and reference signal. Also, we present the performance comparison by using the computer simulation results for different Gaussian monocycle pulses.
In this paper, the compressed sensing basic pursuit denoise algorithm adopted to synthetic aperture radar imaging is investigated to improve the object recognition. From the incomplete data sets for image processing, the compressed sensing algorithm had been integrated to recover the data before the conventional back- projection algorithm was involved to obtain the synthetic aperture radar images. This method can lead to the reduction of measurement events while scanning the objects. An ultra-wideband radar scheme using a stripmap synthetic aperture radar algorithm was utilized to detect objects hidden behind the box. The Ultra-Wideband radar system with 3.1~4.8 GHz broadband and UWB antenna were implemented to transmit and receive signal data of two conductive cylinders located inside the paper box. The results confirmed that the images can be reconstructed by using a 30% randomly selected dataset without noticeable distortion compared to the images generated by full data using the conventional back-projection algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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