Timing Jitter in UWB systems___Phd__system level analysis

kevinwjs

1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 UWB Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.1 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 UWB Modulation Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.1 Single-carrier based . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.2 Multi-carrier based . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 TIMING JITTER IN IMPULSE RADIO . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1 Model Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Effects of jitter on Impulse Radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Reduction of jitter noise in Impulse Radio . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.1 Pulse-shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.2 Averaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 TIMING JITTER IN OFDM-BASED UWB . . . . . . . . . . . . . 24
3.1 Model Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 ICI resulting from timing jitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.1 ICI Resulting from white timing jitter . . . . . . . . . . . . . 27
3.2.2 ICI Resulting from colored timing jitter . . . . . . . . . . . . 28
3.3 Universal Upper Bound on timing jitter induced ICI . . . . . . . . . 31
v
4 ICI REDUCTION IN OFDM-BASED UWB . . . . . . . . . . . . 36
4.1 Oversampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1.1 ICI Power Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1.2 Limits of Performance Improvement . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.3 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2 Adaptive Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5 REPERCUSSIONS OF PRACTICAL UWB ISSUES . . . . . . . 42
5.1 Channel Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.1.1 Channel Estimation in Impulse Radio . . . . . . . . . . . . . 42
5.1.2 Channel Estimation in OFDM-based UWB . . . . . . . . . . 47
5.2 Signal Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.3 Interference Suppression for OFDM-based
UWB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.4 Practical Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4.1 CASE 1: N = 32, Delay Spread = 10 ns . . . . . . . . . . . . 53
5.4.2 CASE 2: N = 16, Delay Spread = 50 ns . . . . . . . . . . . . 54
6 CONCLUSION . . . . . . . . .

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