ITU-R SM 1755 FRENCH-2006 Characteristics of ultra-wideband technology《超宽频带技术特点》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SM.1755 1 RECOMMANDATION UIT-R SM.1755 Caractristiques de la technologie bande ultralarge (Questions UIT-R 226/1 et UIT-R 227/1) (2006) Domaine de comptence Il est ncessaire de disposer dinformations sur les caractristiques techniques et oprationnelles des dispositifs bande ultralarge (U

2、WB) pour tudier leur incidence sur dautres services de radiocommunication. La prsente Recommandation donne la liste des termes et dfinitions utiliss et indique les caractristiques gnrales de la technologie UWB. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les missions volontaires de

3、dispositifs recourant la technologie bande ultralarge (UWB) peuvent occuper une trs large gamme de frquences; b) que des dispositifs UWB dont les missions occupent de nombreuses frquences attribues aux services de radiocommunication sont actuellement mis au point; c) que les dispositifs UWB peuvent,

4、 par consquent, avoir simultanment une incidence sur nombre de systmes fonctionnant dans plusieurs services de radiocommunication, y compris ceux qui sont utiliss au plan international; d) que la technologie UWB peut tre intgre dans de nombreuses applications telles que les communications intrieures

5、 et extrieures courte porte, limagerie radar, limagerie mdicale, le suivi des biens, la surveillance, les radars de vhicule et le transport intelligent; e) quil peut tre difficile de diffrencier les missions UWB des missions ou des rayonnements involontaires manant dquipements galement fonds sur dau

6、tres technologies et pour lesquels des limites diffrentes sont susceptibles de sappliquer; f) que les applications UWB peuvent tre utiles des secteurs tels que la protection du public, la construction, lingnierie, les sciences, la mdecine, les applications grand public, les technologies de linformat

7、ion, les divertissements multimdias et les transports; g) que les dispositifs UWB propres certaines applications pourraient entraner une installation massive dans des environnements o des stations assurant des services de radiocommunication ont dj t ou seront mises en place; h) que les besoins en fr

8、quences et les restrictions oprationnelles propres aux dispositifs UWB peuvent varier selon lapplication; 2 Rec. UIT-R SM.1755 j) que les dispositifs UWB fonctionnent normalement sans protection et sans brouillage; k) quil est ncessaire de disposer dinformations sur les caractristiques techniques et

9、 oprationnelles des dispositifs et applications UWB pour tudier lincidence des dispositifs en question sur les services de radiocommunication; et l) quil est ncessaire de disposer dinformations sur les termes et dfinitions associs la technologie UWB et aux dispositifs fonds UWB sur cette technologie

10、, recommande 1 que les termes, dfinitions et abrviations figurant lAnnexe 1 soient utiliss pour dcrire la technologie UWB et les dispositifs fonds UWB sur cette technologie; 2 que les caractristiques gnrales indiques lAnnexe 2 servent dcrire la technologie UWB; 3 que les caractristiques techniques e

11、t oprationnelles dcrites lAnnexe 3 soient examines dans les tudes ayant trait lincidence des dispositifs UWB (ceux qui ne sont pas actuellement reconnus comme fonctionnant au titre des attributions de frquences aux services de radiocommunication) sur les systmes de radiocommunication; 4 que les Note

12、s ci-aprs soient considres comme faisant partie de la prsente Recommandation. NOTE 1 Les administrations qui autorisent des dispositifs UWB ou accordent des licences pour ces dispositifs devraient veiller ce que, en application des dispositions du Rglement des radiocommunications (RR), ces dispositi

13、fs ne causent pas de brouillages aux services de radiocommunication dautres administrations dfinis dans le Rglement des radiocommunications et qui fonctionnent conformment au RR, ne prtendent pas une protection contre ces services ou nimposent pas de contraintes ces services. NOTE 2 A rception dune

14、notification de brouillage caus par des dispositifs UWB aux services de radiocommunication mentionns dans la Note 1 ci-dessus, les administrations devraient prendre immdiatement des mesures pour supprimer un tel brouillage. Rec. UIT-R SM.1755 3 Annexe 1 Termes, dfinitions et abrviations relatifs la

15、UWB 1 Termes et dfinitions relatifs la UWB Dans la description des technologies et dispositifs UWB, les termes ci-aprs sont dfinis de la faon suivante: Technologie bande ultralarge (UWB): technologie destine aux radiocommunications courte porte, impliquant la production et lmission volontaires dnerg

16、ie radiolectrique occupant une trs large gamme de frquences susceptible de couvrir plusieurs bandes de frquences attribues aux services de radiocommunication. Les dispositifs UWB produisent gnralement un rayonnement volontaire partir de leur antenne dans une largeur de bande 10 dB dau moins 500 MHz

17、ou une largeur de bande fractionne 10 dB suprieure 0,21. Emission UWB: rayonnement produit au moyen de la technologie UWB. Coefficient dactivit: fraction de temps pendant lequel un dispositif UWB produit une mission2. Impulsion: pointe polarit unidirectionnelle souvent utilise pour exciter un filtre

18、 limiteur de bande UWB dont la sortie, en cas de rayonnement, est une impulsion transitoire UWB. Impulsion transitoire: bref signal UWB transitoire mis dont la dure est nominalement la rciproque de sa largeur de bande 10 dB. Dispositif dimagerie radar: dispositif permettant dobtenir des images dobje

19、ts obstrus, notamment: dtection lintrieur des murs et travers les murs, radars pntration du sol, imagerie mdicale, imagerie pour la construction et les rparations domicile, dispositifs destins aux industries extractives et dispositifs de surveillance. Dispositif de radar pntration du sol (GPR): disp

20、ositif dimagerie radar qui fonctionne normalement lorsquil est en contact avec le sol ou trs proche du sol en vue de la dtection ou de la cartographie de structures souterraines. Bien que le dispositif soit principalement utilis pour examiner le sous-sol, le sens du terme sol peut tre largi de manir

21、e englober tout matriel dilectrique prsentant des pertes. 1La largeur de bande 10 dB B10et la largeur de bande fractionne 10 dB 10sont calcules comme suit: B10= fH fL10= B10/fCo: fH: frquence la plus leve laquelle la densit spectrale de puissance de lmission UWB est de 10 dB par rapport fM o: fM: fr

22、quence de lmission UWB maximale fL: frquence la plus basse laquelle la densit spectrale de puissance de lmission UWB est de 10 dB par rapport fM, et fC= (fH+ fL)/2: frquence centrale de la largeur de bande 10 dB. La largeur de bande fractionne peut tre exprime en pourcentage. 2Pour de multiples disp

23、ositifs, voir le 3 de lAnnexe 3. 4 Rec. UIT-R SM.1755 Dispositif dimagerie radar mural: capteur destin examiner et cartographier lintrieur des murs. Ceux-ci sont gnralement construits en bton ou avec un matriau impermable et dense similaire qui absorbe une grande partie de lnergie radiolectrique mis

24、e. Les applications types visent notamment les murs de btiments en bton arm, les murs de rtention, les revtements de tunnels, les parois de mines, la partie latrale dun pont ou une autre structure physique qui est assez dense et paisse pour dissiper et absorber la majeure partie de la puissance du s

25、ignal mis par la disposition dimagerie. Dispositif dimagerie radar fonctionnant travers les murs: capteur permettant dmettre de lnergie travers une structure opaque telle quun mur ou un plafond pour dtecter le mouvement ou la position de personnes ou dobjets situs de lautre ct. Ces dispositifs sont

26、volontairement conus pour maximiser le transfert dnergie travers une structure opaque. Cette catgorie peut inclure des produits tels que les localisateurs de montants destins localiser des objets derrire des murs qui ne sont pas assez pais ou denses pour absorber le signal mis, par exemple des murs

27、en gypse, en pltre ou matriau similaire. Dispositif de communication UWB: dispositif de communication courte porte destin la transmission et/ou la rception dinformations entre des dispositifs. Dispositif de mesure UWB: dispositif utilis pour mesurer la distance ou la position. Dispositif dimagerie m

28、dicale: capteur permettant de dtecter la position ou le mouvement dobjets lintrieur du corps dun tre humain ou dun animal. Dtection dun emplacement et poursuite: rseaux de capteurs installs en des endroits prcis pour dterminer la position dun dispositif UWB distant. Dispositif radar de vhicule: disp

29、ositif radar install sur des vhicules de transport terrestres destin dtecter la position et le mouvement de personnes ou dobjets proximit dun vhicule. Dispositif multifonctionnel: dispositif qui permet dexploiter bon nombre dapplications UWB telles que limagerie radar, le radar de vhicule, la locali

30、sation et la poursuite, et les fonctions de communication utilisant une plate-forme commune. NOTE 1 Les termes largeur de bande ncessaire, largeur de bande occupe, rayonnements non dsirs, domaine des missions hors bande et domaine des rayonnements non essentiels, tels que dfinis lArticle 1 du RR, ne

31、 sont gnralement pas pertinents pour les missions en UWB. 2 Abrviations relatives la bande ultralarge AMRC-SD Accs multiple par rpartition en code en squence directe BPM Modulation de phase binaire (bi-phase modulation) DSSS Etalement du spectre en squence directe (direct sequence spread spectrum) G

32、PR Radar pntration du sol (ground penetrating radar) MROF-MB MROF en multibande MROF Multiplexage par rpartition orthogonale de la frquence OOK Modulation par tout ou rien (on-off keying modulation) PAM Modulation des impulsions et amplitude (pulse amplitude modulation) PPM Modulation des impulsions

33、 en position (pulse position modulation) PRF Frquence de rptition des impulsions (pulse repetition frequency) PSD Densit spectrale de puissance (power spectral density) RBW Largeur de bande de rsolution (resolution bandwidth) SRR Radar courte porte (short-range radar) Rec. UIT-R SM.1755 5 UWB Bande

34、ultralarge (ultra-wideband) WPAN Rseau personnel sans fil (wireless personal area network) Annexe 2 Caractristiques gnrales de la technologie UWB 1 Forte densit dutilisation potentielle La technologie UWB peut tre intgre dans de nombreuses applications qui pourraient offrir des avantages au public,

35、aux consommateurs, aux entreprises et aux industries. Elle pourrait par exemple tre intgre dans des applications visant amliorer la scurit publique grce lutilisation de dispositifs radar de vhicule anticollisions, de capteurs activant des coussins de scurit gonflables, de capteurs dtat de la route,

36、de dispositifs de communication de donnes haut dbit et courte porte, de dispositifs de reprage, de dtecteurs et capteurs de niveau de liquide, de dispositifs de surveillance, de dispositifs de localisation; elle pourrait aussi tre utilise pour remplacer les connexions filaires haut dbit sur de court

37、es distances. Bien que la plupart des dispositifs UWB fonctionnent une trs faible puissance, le grand nombre dapplications UWB potentielles pourraient conduire une forte densit dutilisation de dispositifs UWB dans certains environnements tels que les bureaux et entreprises. 2 Haut dbit de donnes Les

38、 dispositifs UWB peuvent fonctionner des niveaux de puissance trs faibles et peuvent prendre en charge des applications utilises par de multiples utilisateurs de hauts dbits (par exemple les rseaux personnels sans fil courte porte (WPAN) ayant des dbits suprieurs 100 Mbit/s). 3 Scurit des communicat

39、ions Les signaux UWB peuvent tre plus voils et plus difficiles dtecter que les autres signaux de radiocommunication. Cest parce quils occupent une grande largeur de bande, peuvent tre davantage bruits et peuvent assurer une communication avec un code de synchronisation alatoire unique un dbit de plu

40、sieurs millions de bits/s. Chaque bit est en gnral reprsent par un grand nombre dimpulsions de trs faible amplitude normalement au-dessous du niveau de bruit. Ces caractristiques donnent des missions scurises avec une faible probabilit de dtection (LPD) et une faible probabilit dinterception (LPI).

41、4 Robustesse des communications Les dispositifs UWB sont gnralement conus pour prsenter un important gain de conditionnement, une des mesures de la robustesse dun dispositif lgard des brouillages. 6 Rec. UIT-R SM.1755 5 Capacit du systme de communication La capacit thorique de tout systme de communi

42、cation, notamment dun systme UWB, peut tre calcule partir de la relation de Shannon: +=fNffPBCBBddd)(1log02(1) o: C: capacit du canal (bit/s) B: largeur de bande du canal (Hz) Pd (f): densit spectrale de puissance du signal (W/Hz (ou dBm/Hz) N0: densit spectrale de puissance du bruit (W/Hz (ou dBm/H

43、z). La relation de Shannon montre que la capacit thorique du canal dans un systme de communication UWB est trs grande en raison de sa largeur de bande, mme si sa densit spectrale de puissance est trs faible et limite en amplitude. 6 Spectre de puissance UWB Les signaux UWB produits par une modulatio

44、n de position dimpulsions de base comprennent de nombreuses crtes spectrales. Lalation permet de bruiter davantage le signal. La forme de la densit spectrale de puissance dun signal UWB mis dpend habituellement du choix de la forme de limpulsion, de la technique de modulation, de la gigue temporelle

45、 et des squences de codes de pseudo-bruit utilises pour lalation des impulsions UWB. La forme spectrale dune mission UWB est en outre dfinie par des lments tels que les antennes. 6.1 Ncessit dune grande largeur de bande Les missions UWB occupent une trs grande largeur de bande par rapport aux autres

46、 missions. Une des difficults surmonter sera de dterminer les frquences appropries et un moyen de mettre en place des applications UWB sans causer de brouillage aux services de radiocommunication. 6.2 Conformation des impulsions La conformation des impulsions permet de contrler la teneur en frquence

47、 de lmission UWB, ce qui peut rduire les brouillages causs aux systmes de radiocommunication. Il est primordial que la forme des impulsions se rapportant aux communications UWB prsente une moyenne zro car une antenne ne peut pas mettre de signaux une frquence nulle. Il est possible dintroduire des ides innovantes en matire de forme dimpulsion ainsi que diverses options de modulation dans la conception des systmes de communication UWB. 6.3 Modulation UWB Pour les impulsions UWB, les informations peuvent tre codes laide de la modulation des impulsions en pos