Ultra Wideband -tekniikan ominaisuudet ja mahdollisuudet

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli perehtyä Ultra Wideband -tekniikkaan ja sen tulevaisuuteen ja mahdollisuuksiin.

Ultra Wideband eli UWB on langaton tiedonsiirtotekniikka, jonka vahvuuksiin kuuluvat erittäin korkea tiedonsiirtonopeus lyhyillä etäisyyksillä ja pieni energiankulutus. UWB toimii WPAN-verkossa ja se soveltuu erinomaisesti kodin elektroniikan yhdistämiseen langattomasti ja langattoman multimedian siirtoon kuin myös tarkkaan sisätilan paikannukseen.

UWB-tekniikka käyttää perinteisiin langattomiin tiedonsiirtotekniikoihin verrattuna erittäin laajaa radiotaajuusaluetta pienellä lähetysteholla. Ultra Wideband -signaali on muiden laitteiden näkökulmasta pelkkää kohinaa, joten tämän vuoksi sitä voidaan käyttää samoilla taajuusalueilla kuin muita tekniikoita. UWB-tekniikan suurin haaste on standardien puute. Mikäli yhteiset säännöt tekniikasta ja taajuuksien jaosta saataisiin aikaan, olisi sille lukemattomia sovellusmahdollisuuksia.

Aluksi työssä käydään lyhyesti läpi UWB:n historiaa. Tämän jälkeen siirrytään itse tekniikkaan, jonka lomassa tuodaan ilmi tekniikan vahvuuksia ja haasteita verrattuna muihin langattomiin tiedonsiirtotekniikoihin. Ensimmäiseksi luodaan katsaus UWB:n ominaisuuksiin ja vahvuuksiin yleisesti ja tämän jälkeen siirrytään signaalin määrittelyyn sekä taajuusjako- ja tehotasorajoituksiin. Seuraavaksi käsitellään tekniikan toimintaperiaatteita, toteutusta ja antennin vaatimuksia. Lopuksi pohditaan vielä UWB-tekniikan sovelluskohteita, mahdollisuuksia ja tulevaisuutta.

The purpose of this thesis was to explore Ultra Wideband technology and its future and possibilities.

Ultra Wideband, also known as UWB, is a wireless radio technology of which advantages are a very high data transfer rate at short range and small power consumption. UWB operates in wireless personal area network (WPAN) and it is exceptional in connecting consumer electronics and in transferring multimedia. It can also be used as an indoor alternative to Global Positioning System (GPS).

Unlike conventional radio technologies, which operate within a relatively narrow bandwidth, the UWB operates across a wide range of the frequency spectrum using low transmit power. Because of the low power it is said that UWB signal is hiding in the noise floor of the spectrum and hence not interfering with the traditional radio systems that operate on the same spectrum. The biggest challenge for Ultra Wideband technology is the absence of standards. If global rules were achieved, UWB would have countless application possibilities.

At the beginning the work describes briefly the history of Ultra Wideband. After that the technology itself is explored with its advantages and challenges compared to conventional radio technologies. First there is an overview of the features of the UWB followed by signal specifications, radio frequency spectrum limitations and power restrictions. Next the theory of operation, implementation and antenna requirements are covered. Finally thesis takes a look at the applications, possibilities and future of the UWB technology.