در سالهای اخیر با پیشرفت فن آوری چند رسانه ای ها (multi media) به تدریج نیاز به ارتباطات بیسیم بطور فزاینده ای افزایش یافته است. از اینرو نیاز به فن آوری های جدید در زمینه مخابرات الكترونیكی احساس میشود. از این رو تحقیقات زیادی روی ایجاد لایه فیزیكی جدید برای شبكه های انتقال داده بیسیم در دست انجام میباشد. شاید در حال حاضر و پس از اینكه فن آوری Bluetooth بدلیل نرخ داده پایین و مصرف توان بالا نتوانست جوابگوی خوبی برای مخابرات داخلی (indoor) با فاصله کم (در حد چند متر) و با نرخ داده بالا باشد، تقریبا بیشترین توجه در مراكز دانشگاهی و صنایع مخابرات الكترونیكی روی مخابرات فرا پهن باند ((Ultra Wide Band(UWB) متمركز شده است. اساس این نوع مخابرت بر انتقال پالسهای كوتاه (در حد چند صد پیكو ثانیه) مدوله شده بدونه حضور حامل استوار است. در یک نگاه كلی مصرف توان كم، بخاطر عدم حضور حامل و نرخ داده بالا بخاطر زمان كوتاه پالسها از مزایای این نوع مخابراتی میباشد. اولین باری كه از پالس برای مخابره داده استفاده شد توسط ماركونی در اوایل قرن بیستم بود. پالس ایجاد شده توسط ماركونی بوسیله قوس الكتریكی در یک شكاف بین دو الكترود با فاصله كم ایجاد شد. بدلیل محدودیت های فن آوری ایجاد پالسهای با زمان كوتاه و هزینه بالای تا همین سالهای اخیر روش مخابرات پالسی فقط به كاربردهای خاصی مثل رادار محدود شد. ولی اخیرا با پیشرفتهای فن آوری VLSI و كاهش هزینه ادوات نیمه هادی با سرعت بالا، ایجاد و انقال و دریافت پالسهای كوتاه با ادوات نیمه هادی ارزان مثل فن آوری CMOS ممكن و مقرون به صرفه شده است. از این رو برای نخستین بار در سال 2002 در ایالات متحده امریكا و توسط FCC قوانینی برای انتشار سیگنال های UWB منتشر شد كه بر خلاف قوانینی كه قبلا توسط DARPA به صورت خیلی محطاطانه وضع شده بود، امكان استفاده از این سیگنالها را برای انتقال داده فراهم كرد. از این رو در این پایان نامه، سیگنال UWB را از لحاظ تعریف، ایجاد، چگالی طیفی توان، برآورده کردن نقاب انتشار، شكل پالس، انتشار روی كانال، دریافت و آشكار سازی به طور مفصل مورد برسی قرار داده و ساختارهای گیرنده های ممكن برای دریافت و آشكار سازی این سیگنال را مورد مقایسه و برسی قرار خواهیم داد.
فصل اول
تعریف سیستم رادیوئی فراپهن باند
1-1- پهنای باند کسری
اولین کاربرد واژه فراپهن باند در دانش مربوط به رادار بوده است و در مورد امواج الکترومغناطیسی با پهنای باند انرژی کسری تقریبا بزرگتر از 0/25 – 0/2 بکار می رفته است. برای فهم بهتر این تعریف ابتدا باید پهنای باند انرژی شکل موج را تعریف کرد. اگر E را انرژی لحظه ای شکل موج فرض کنیم، می توان پهنای باند انرژی را به وسیله فرکانس های fH و fL مشخص کرد. fH و fL به ترتیب حد بالایی و پایینی فاصله ای هستند که عمده انرژی لحظه ای E (تقریبا بیش از 90%) در داخل آن قرار گرفته است. عرض این فاصله یعنی fH – fL را پهنای باند انرژی می نامند.

در علوم مربوط به رادارهای UWB اساس بر انتشار امواجی است كه از دنباله هایی از پالسهای خیلی كوتاه تشكیل شده اند. منظور از خیلی كوتاه مدت زمان پالس ها است كه حدود چند صد پیكو ثانیه است. این اصول انتقال پالسی رادارها را میتوان در زمینه های مخابراتی انتقال داده بكار برد.
با فرض اینكه اطلاعاتی كه بوسیله سیستم مخابراتی باید منتقل شود به فرم دیجیتال و بصورت دنباله ای از اعداد دو دویی باشد، می توان اطلاعات هر بیت (0 یا 1) را به وسیله یک پالس یا چند پالس در حالت تکرار کد منتقل کرد. تکرار پالس برای ارائه یک تک بیت موجب افزایش صحت برای هر بیت می شود به همین جهت اخیرا (2002) نخستین قوانین در این مورد در ایالات متحده آمریکا توسط FCC منتشر شد. که مفاهیم UWB را به تکنیک های انتقال پیوسته گسترش می دهد. در بخش های بعدی مفصل در این باره بحث خواهد شد. در اینجا بیشتر به مسائل انتقال پالسی می پردازیم. قابل ذكر است كه E به عنوان انرژی لحظه ای باید روی فاصله ای که با مدت زمان پالس مطابقت دارد محاسبه شود. اگر تصمیم در مورد یک تک بیت مستلزم پردازش چندین پالس باشد، که معمولا هم همینطور است، E مربوط می شود به انرژی كلی همه پالسهای پردازش شده كه در تصمیم روی یک بیت درگیر هستند زیرا تاثیر نویز در گیرنده باید با توجه به انرژی سیگنال مورد استفاده محاسبه شود.