The Ultra Wideband (UWB) systems have recently been proposed for use in a range of RF applications from ground probing radar to wireless communications. The UWB systems use a series of very short pulses in the order of sub-nanosecond. Consequently, the emission bandwidth of such UWB device (so called impulse radio) is extremely wide (1 to 10GHz or more). An UWB signal is directly applied to broad bandwidth antenna to generate RF emission without modulating a carrier (also called carrierless).
In this thesis, the UWB technology is shortly introduced at first. The definition of UWB signal and the characteristics of UWB systems are introduced. Various UWB signal waveforms are also overviewed. Because the UWB signals are intrinsically very narrow pulse width, the coexistence between UWB system and conventional narrowband system is inevitable. Today, many researches are performed to decide whether UWB signal gives a harmful interference to conventional narrowband interference or not. The coexistence of UWB system and narrowband system is analyzed in theory and experiment. The conventional narrowband interference on UWB system is analyzed in theory. On the other hand, the effect of UWB system on conventional narrowband system is analyzed in experiment specifically the 2.4GHz WLAN (Wireless Local Area Network) system. The interference effects are measured by the file transferring access time from WLAN AP (Access Point) to WLAN STA (Station) and total throughput degradation.
Then, the UWB signal measurement techniques are investigated. Because the UWB signal is very narrow in the order of sub-nanosecond, the successful capturing in the receiver is very difficult. The high minute calibrations in antenna, cable, DSO (Digital Sampling Oscilloscope), etc. are necessary. Based on this UWB signal measurement setup, the characteristics of UWB signal propagation in indoor environments and the feasibility of coexistence between UWB and 2.4GHz WLAN system are investigated. The path loss, power delay profile and RMS (Root Mean Square) delay in specific indoor environment are determined from the measurement.
초광대역 통신시스템은 반송파를 사용하지 않는 기저대역 통신으로 송수신구조가 간단하기 때문에, 저출력 및 낮은 가격으로 하드웨어를 구현할 수 있어 기존의 통신시스템에 비해 매우 큰 매력으로 작용한다. 또한, 1ns이하의 펄스를 사용하기 때문에, 최고 100Mbps 이상의 데이터 전송률을 가질 수 있다고 보고되어 있다. 따라서, 멀티 콘텐츠가 일상화될 미래에는 UWB 기술이 홈 네트워킹에서 차지할 비율이 매우 클 것으로 전망된다.
본 논문에서는 300ps 정도의 펄스폭을 가지는 임펄스 발생기를 가지고, UWB 신호의 측정기술, 실내 사무실환경에서의 UWB 전파특성 및 기존 협대역 통신시스템과의 영향을 이론 및 실험적으로 살펴보았다.
그 결과, UWB는 실내 실험실환경에서 최소 28ns이상의 RMS delay를 가짐을 알 수 있었으며, 협대역 통신시스템의 간섭에 의해 UWB 시스템이 받는 영향은 UWB 시스템의 높은 확산이득에 의해 거의 무시할 정도로 작음을 이론적으로 확인하였다. 2.4GHz ISM대역의 무선랜간의 간섭영향을 실험을 통해 분석하였으며, 실험결과를 통해 무선랜과 UWB 송신기간의 거리가 20cm정도 이격되면 UWB 시스템의 간섭영향이 거의 없는 것으로 측정되었다. 이러한 결과는 2002년 2월, FCC Part15에 규정된 3.1~10.6GHz대역에서 UWB의 출력 한계인 -41dBm/MHz에 부합되면 타 시스템과의 간섭은 무시할 수 있다고 규정한 것과 동일한 결과이다. 앞으로는 5GHz대역에서 활용전망이 밝은 IEEE802.11a 무선랜과 같은 시스템간의 간섭분석도 면밀히 진행되어야 할 것으로 보인다.
