信通導(dǎo)論06無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的未來(lái)

1、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的未來(lái),Soft + Radio Smart Antenna WSN UWB,新技術(shù)專(zhuān)題報(bào)告,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),2,通信技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分組化 接入技術(shù)無(wú)線(xiàn)化 傳輸線(xiàn)路光纖化 IP的世界 （從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層面看） 光的世界 （從傳送層面看） 無(wú)線(xiàn)的世界（從用戶(hù)接入層面看）,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),3,無(wú)線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)及無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展The wireless world,無(wú)線(xiàn)通信 無(wú)限商機(jī),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),4,Global wireless wireline market trend,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái)

2、,5,無(wú)線(xiàn)通信的用途Uses of the Radio Frequency Spectrum,Navigation Radionavigation RadioLocation Terresrial or Satellite,Scientific Uses Radio Astromony Standard Time Signals Meteorological but effects increase rapidly with longer distances Avoid links over/through vents, hot roofs, A/C ducts, etc Space dive

3、rsity,散射Scintillation,Image dancing,Amplitude fluctuation,The variation of refractive index along the propagation path caused by slight temperature variations among different air pockets,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),38,FSO Equipment,Photograph courtesy of MRV Communications,LaserTransceiverwithMultiple Beams,R

4、adio Frequency Backup Connection,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),39,光無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)目前發(fā)展概況,2001年2月由美國(guó)的一些光無(wú)線(xiàn)設(shè)備制造商聯(lián)合電信運(yùn)營(yíng)商，成立了空間光通信聯(lián)盟(FSOAlliance)。 Terabeam公司和Airriber公司已將光無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用于商業(yè)服務(wù)。 2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)上，Terabeam公司成功地使用光無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備向客戶(hù)提供100Mb/s的數(shù)據(jù)連接。 2004年7月，華為公司和LightPointe公司宣布擴(kuò)大雙方的聯(lián)合戰(zhàn)略伙伴協(xié)定。LightPointe公司是基于光無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的光纖光線(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者和制造商。,2008_5

5、_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),40,容量從100Mb/s到2.5Gb/s,一般限于2公里以下,工作波長(zhǎng)： 850納米 1550納米,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),41,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),42,Agenda 議程,移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 固定接入技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 衛(wèi)星通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 3.1 衛(wèi)星通信的分類(lèi) 3.2 同步地球衛(wèi)星通信 個(gè)人區(qū)域通信WPAN技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 特定用途無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 無(wú)線(xiàn)通信中的新技術(shù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),43,Satellite Communications,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),44,衛(wèi)星通信,200

6、8_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),45,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),46,Agenda 議程,移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 固定接入技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 衛(wèi)星通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 個(gè)人區(qū)域通信WPAN技術(shù) 4.1 IEEE802.15 4.2 藍(lán)牙 WSN UWB 特定用途無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 無(wú)線(xiàn)通信中的新技術(shù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),47,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),48,5 Body Area network,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),49,5 Wireless Presonal Area Networks IEEE 802.15,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通

7、信的未來(lái),50,WPAN Bluetooth 藍(lán)芽,IEEE 802.15.1 Cable Replacement data rate : 1 Mbps Low Power Low Cost Standard for different products Voice and Data communication Support mobility Sized 0.5 squire inches,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),51,WPAN Bluetooth 藍(lán)牙,Bluetooth 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)并沒(méi)有基站的概念，依應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，只有 Master 和 Slaver 的功能互相轉(zhuǎn)換。,2008_

8、5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),52,WPAN 802.15.3a,由于 Bluetooth 的傳輸速率僅 1M bps，對(duì)于 Real Time 的影音資料不敷使用，故發(fā)展出 802.15.3a Standard，采用UWB ( Utra-Wideband )技術(shù)，最高傳輸可達(dá) 480M bps，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)跟 Bluetooth 差異不大。,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),53,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN) Wireless Sensor Network,無(wú)線(xiàn)感測(cè)網(wǎng)路主要功能是隨意散佈的感測(cè)節(jié)點(diǎn) ( Sensor Node ) 於一未知感測(cè)區(qū)域來(lái)收集資料並回報(bào)給控制中心 ( Sink Node )

9、。 感測(cè)器裝置以本身電池來(lái)提供能源以進(jìn)行感測(cè)、初步資料處理以及透過(guò)無(wú)線(xiàn)電介面回報(bào)資料。 感測(cè)資訊可為溫度溼度甚至影像等 IEEE組織制定感測(cè)節(jié)點(diǎn)間無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膮f(xié)定IEEE802.15.4 無(wú)線(xiàn)感測(cè)節(jié)點(diǎn)特色 耗電量低 CPU慢 記憶體小 傳輸率低 容錯(cuò)性佳 體積小,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),54,WSN Applications,環(huán)境的監(jiān)視 生態(tài)環(huán)境監(jiān)控 互動(dòng)式的電腦遊戲 保全 探勘未知環(huán)境,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),55,WSN Application in Berkeley,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),56,WSN Application in Berkeley,H

10、abitat Monitoring on Great Duck Island Sensor nodes,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),57,WSN Application in Berkeley,Berkeley AeRobot test bed for pursuitevasion game. (outdoor),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),58,Smart Indoor Spaces,SensorsModules,High-speed Wireless LAN (WLAN),WLAN-Piconet Bridge,Piconet,WLAN-Piconet Bridge,WLA

11、N Access Point,Piconet,Wired Network,Networked Toys,Sensor Badge,Collaboration: Muntz (CS) Alwan (EE) Potkonjak (CS) Baker (Education),“Fusing the Physical and the Cognitive”,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),59,高速率WPAN：個(gè)域網(wǎng),下一代便攜式消費(fèi)者電器和通信設(shè)備之間將產(chǎn)生許多高速率的多媒體應(yīng)用。這些應(yīng)用必須得到高速率無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的支持和服務(wù)，因此WPAN應(yīng)運(yùn)而生,第一類(lèi)涉及大宗（多兆字節(jié)）數(shù)據(jù)文檔傳送：如照片文檔和

12、視像流的傳送、音樂(lè)文檔的傳送等 第二類(lèi)涉及實(shí)時(shí)視像和高質(zhì)量聲音：如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在電視機(jī)上進(jìn)行無(wú)線(xiàn)播放、在筆記本電腦與投影儀之間提供無(wú)線(xiàn)連接、配有高質(zhì)量聲音和3維圖象的交互式游戲等,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),60,Bluetooth connects devices to Internet,both on the fixed and mobile infrastructure world wide,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),61,Automatic synchronizer,The Internet bridge,Ultimate headset,Source:,Bluetoo

13、th technology can be used to connect things without cable,Your application,UWB 無(wú)線(xiàn)超寬帶技術(shù) Ultra Wide Band,電信學(xué)院 信通系 雷斌,The Next Big Thing,數(shù)Hz到數(shù)GHz的超帶寬 微弱的脈沖信號(hào) 三大明顯優(yōu)點(diǎn) 高達(dá)數(shù)百M(fèi)bps的數(shù)據(jù)速率 僅為現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)技術(shù)1/100的耗電量 極低的成本,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),63,UWB Spectrum,FCC ruling permits UWB spectrum overlay,1.6,1.9,2.4,Bluetooth, 802

14、.11b Cordless Phones Microwave Ovens,PCS,5,802.11a,-41 dBm/Mhz,“Part 15 Limit”,UWB Spectrum,Frequency (Ghz),Emitted Signal Power,10.6,3.1,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),64,The above graph is courtesy of Time Domain, Inc.,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),65,Theoretical Data Rates over Range,UWB shows significant throughput pote

15、ntial at short range,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),66,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),67,UWB Application,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),68,Agenda 議程,移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 固定接入技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 衛(wèi)星通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 個(gè)人區(qū)域通信WPAN技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 特定用途無(wú)線(xiàn)通信技術(shù) 5.1 平流層通信 HARPS 無(wú)線(xiàn)通信中的新技術(shù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),69,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),70,平流層通信 HAP,2030km,每站覆蓋面積 S100萬(wàn) k,目前存在的問(wèn)題：能源電力問(wèn)題、物理平臺(tái)的穩(wěn)

16、定問(wèn)題、Corona離子推進(jìn)器的可靠性,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),71,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),72,HAPS,HAPS High Altitude Platform Station,HAPS是利用氣球、飛艇或飛機(jī) 提供無(wú)線(xiàn)通信、廣播業(yè)務(wù)的一種技術(shù)。,HAPS的覆蓋范圍直徑達(dá)1501,000 km， 決定于地面用戶(hù)可用的最小仰角。,HAPS的工作高度可在3至22 km間。 （多在平流層1722km工作）,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),73,HAPS示意圖,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),74,高空平臺(tái)站(HAPS) 平流層通信網(wǎng),與各種衛(wèi)星系統(tǒng)相比，平流層空中平

17、臺(tái)因距地面近，地面終端所需電力小，終端易小型化。 平流層是距地面850km的高空區(qū)域。這一區(qū)域的溫度基本上是常數(shù)，存在臭氧層。在這一區(qū)域的低帶，有時(shí)有一些軍用飛行物但遠(yuǎn)高于商用飛機(jī)。HAPS通?？蛇x20-23 km的高度。 每站覆蓋面積 S100萬(wàn) k, 可同時(shí)容納幾十萬(wàn)人窄帶、寬帶通信接入。 目前存在的問(wèn)題：能源電力問(wèn)題、物理平臺(tái)的穩(wěn)定問(wèn)題、Corona離子推進(jìn)器的可靠性問(wèn)題等,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),75,HAPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),能覆蓋范圍大,成本低,容量大,延遲小,建設(shè)快、靈活,電波傳播主要在自由空間傳播,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),76,HAPS的技術(shù)關(guān)鍵,容量大、點(diǎn)波

18、束,保持平臺(tái)穩(wěn)定 （最大風(fēng)速55m/s）,能源：太陽(yáng)能,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),77,飛艇和飛機(jī)的比較,飛艇（無(wú)人） 飛機(jī)（無(wú)人） 飛機(jī)（有人） 尺寸 長(zhǎng)150200m翼展3570m 長(zhǎng)30m 總重量 30噸 1噸 2.5噸 能源太陽(yáng)燃料電池 太陽(yáng)燃料電池 燃料 飛行時(shí)間 5年 6個(gè)月 8小時(shí) 定位（半徑） 1 km 3 km 10 km 任務(wù)載荷 12噸 50300 kg 1噸 任務(wù)功率 10 kw 3 kw 20 kw 例 日本、韓國(guó) Helios, HeliPlat HALO 中國(guó)、ATG Pathfinder Plus Lockheed Martin Skystation,

19、 ESA,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),78,三種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的比較,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),79,HAPS存在的問(wèn)題,所有材料必須重量輕、耐輻射。,飛艇防止氦泄漏。,動(dòng)力必須能在55m/s風(fēng)速下保持飛艇穩(wěn)定,飛艇外殼必須有足夠面積采集太陽(yáng)能， 且需儲(chǔ)存部分能力供夜間使用。,必須產(chǎn)生和儲(chǔ)存足夠的能量供通信設(shè)備用,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),80,研發(fā)中的HAPS之一,Sky Station 美國(guó)Sky Station International公司 250個(gè)覆蓋全球 覆蓋太陽(yáng)能電池提供動(dòng)力 系統(tǒng)造價(jià)：25億美元 數(shù)據(jù)率： 固定業(yè)務(wù)：上行2 Mb/s，下行10 Mb/s

20、 移動(dòng)業(yè)務(wù)：語(yǔ)音9.616 kb/s, 數(shù)據(jù)384 kb/s,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),81,研發(fā)中的HAPS之二,StratSat 英國(guó)Advanced Technology Group公司 軍民兩用 位于平流層，不影響航空 通話(huà)費(fèi)比衛(wèi)星通信降低1數(shù)量級(jí) 太陽(yáng)能電池： 外殼上部1/4，朝向太陽(yáng) 可保持在1km3范圍內(nèi),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),82,研發(fā)中的HAPS之三,Stratospheric Platform System 日本：郵電部、科技廳和Yokosuka 無(wú)線(xiàn)電研究中心 飛艇長(zhǎng)200米，半剛性，充氦氣 太陽(yáng)能電池和可再生燃料電池 計(jì)劃用15個(gè)飛艇組網(wǎng) 為日本

21、提供寬帶廣播業(yè)務(wù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),83,研發(fā)中的HAPS之四,ARC System 美國(guó)Platforms Wireless International公司 設(shè)計(jì)在低高度：3 10.5 km 覆蓋范圍：55 225 km直徑 150萬(wàn)用戶(hù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),84,研發(fā)中的HAPS之五,HALO-Proteus 美國(guó)Angel Technology 公司 有人駕駛飛機(jī) 高空長(zhǎng)期工作飛機(jī): 8 hr輪班 (High Altitude Long Operation) 寬帶無(wú)線(xiàn)大城市網(wǎng)，供T1接入、ISDN、高質(zhì)量視頻會(huì)議、大文件傳輸、以太網(wǎng)網(wǎng)橋。 數(shù)據(jù)率：1 5

22、 Mb/s 成熟的技術(shù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),85,研發(fā)中的HAPS之六,SkyTower NASA支持Aero Vironment公司研制了一種太陽(yáng)能無(wú)人飛機(jī)，稱(chēng)為Helios。 Helios能在18km高空（平流層）連續(xù)飛行6個(gè)月以上 在Helios上設(shè)一通信平臺(tái)，稱(chēng)為SkyTower。 平臺(tái)和地面用戶(hù)與網(wǎng)關(guān)相聯(lián)。 平臺(tái)總吞吐率: 10 20Gb/s。 用戶(hù)傳輸速率： 1.5 Mb/s。 2000，10成立SkyTower公司， 尋求商業(yè)應(yīng)用。,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),86,研發(fā)中的HAPS之六,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),87,研發(fā)中的HAPS之七,Pa

23、thfinder Plus Aero Vironment制造，無(wú)人太陽(yáng)能飛機(jī) 與SkyTower, NASA和Yokosuka研究中心合作，于2002年6月成功地試驗(yàn)了世界上第一個(gè)數(shù)字高清晰度電視（HDTV）廣播。 符合IMT-2000移動(dòng)視頻電話(huà)要求,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),88,研發(fā)中的HAPS之八,AVCS AVCS Aerial Vehicle Communications System 美國(guó)General Atomics公司（San Diego）制造。,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),89,研發(fā)中的HAPS之九,HeliPlat 歐盟HeliNet計(jì)劃 平流層太陽(yáng)能無(wú)

24、人飛機(jī)平臺(tái) 飛機(jī)翼展70 m，在17 20 km高低速盤(pán)旋 由意大利航天局（Politecnico di Torino）牽頭 寬帶通信負(fù)荷的任務(wù)主要由英國(guó)York大學(xué)承擔(dān) 有效載荷：100 kg 可用功率：數(shù)百瓦 用途：蜂窩/個(gè)人通信、定位、監(jiān)視 處于開(kāi)發(fā)前期,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),90,研發(fā)中的HAPS之九,HeliPlat,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),91,研發(fā)中的HAPS之十,清華大學(xué)電子工程系平流層課題組： 1997年開(kāi)始跟蹤研究 2002年月成功進(jìn)行了平流層通信的概念性演示，實(shí)現(xiàn)了地面 實(shí)時(shí)觀測(cè)、圖像實(shí)時(shí) 下載、移動(dòng)多媒體電 視會(huì)議及移動(dòng)因特網(wǎng) 接入等。,200

25、8_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),92,Agenda 議程,移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 固定接入技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 衛(wèi)星通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 個(gè)人區(qū)域通信WPAN技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 特定用途無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 無(wú)線(xiàn)通信中的新技術(shù) 6.1 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)：SDR 6.2 智能天線(xiàn)與MIMO 6.3 協(xié)作通信系統(tǒng),6.1 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)：SDR,電信學(xué)院 信通系 雷斌,Soft + Radio,新技術(shù)專(zhuān)題報(bào)告,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),94,The Race for the roof top,Wireless Loop (PCS, WCS),Analog Cordless Digital C

26、ordless Family Radio Service Cellular PCS Enhanced SMR Mobile Satellite Service,Direct Broadcast Satellite (12 GHz),Wireless Cable MMDS/MDS (2.5 GHz),Broadcast TV (HDTV/SDTV),Cellularized Cable (28 GHz),C-Band Broadcast Satellite (4-6 GHz),Broadcast AM and FM Radio (Digital AM/FM),Wireless TV Sales/

27、Polling (IVDS),One-way and Two-way Messaging (Paging, N-PCS, 220 SMR),Wireless Data (CDPD, N-PCS, Unlicensed PCS, PCS, ISM, GPS, SMR),Wireless Monitoring and Control of Utilities and Security Devices (ISM, N-PCS),Hey buddy, can you spare a MHz?,Wireless Fiber (38 GHz),WCS (2.3 GHz),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái)

28、,95,Radio in a car,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),96,電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的選擇 Design Alternatives,Microprocessors 如果夠快，絕對(duì)理想 Ideal, if fast enough Gates, MSI, PALs 過(guò)時(shí)、低效、不靈活Outdated, inefficient inflexible Dedicated Standard Chip Sets 專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)芯片 便宜 Cheap ASICs 功能固定且大量生產(chǎn) Only for rock-stable, high-volume designs Programmable Logic

29、 適應(yīng)性強(qiáng)，性能較高 For flexibility and performance,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),97,無(wú)線(xiàn)設(shè)備中的軟件？,數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用：逼生設(shè)備軟件成分提高 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的協(xié)議分層 軟件處理的深入：無(wú)線(xiàn)信號(hào)的處理 Smart Radios Software Defined Radios,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),98,The Ideal Information Companion,ONE phone for many Standards,ONE PDA for many Standards,ONE WLAN for many Standards,ONE

30、Information Appliance,Soft + Radio 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的第三次變革,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),99,The UMTS Vision,Seamless end-to-end Service,Internetwork Roaming,Satellite,Global,Suburban,Urban,In- Building,Pico-Cell,Micro-Cell,Macro-Cell,Home-Cell,Source:ITU,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),100,Soft + Radio 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)：無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的第三次變革,2008_

31、5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),101,Applications Rollout,Java,3G,1Q1999,4Q1999,4Q2000,4Q2001,WAP launch,Mobile Office Schedule Management Work flow Management Electronic Conference,Multi-player Games,Music,m-banking,Information Services,Radio,SMS,Picture clips,Route planning,Chat Room,email,GPRS,Video clips,m-stock tr

32、ading,m-cash,Video,Web cam,TV Conference,Interactive TV,Visual, High Speed,Intranet,Web access,Portal Link,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),102,彩信關(guān)鍵技術(shù)：JPEG Image Compression System,DCT/IDCT,Color-Space Converter,Raster to Block Converter,Compressed Image,Image Samples,Quantization,Huffman Encoder,Also used in deco

33、mpression system,(*also New LogiCores*),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),103,軟件無(wú)線(xiàn)電SDRSoftware Defined Radio,VariableFrequencyOscillator,LocalOscillator(fixed),Antenna,BandpassFilter,RF,IF,Baseband,ADC/DACDSP,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),104,Block DiagramSoftware Defined Radio,LocalOscillator(fixed),Antenna,RF,IF,Baseband,DSP

34、,ADC/DAC,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),105,Block DiagramSoftware Radio,Antenna,RF,IF,Baseband,DSP,ADC/DAC,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),106,The Universal Radio通用無(wú)線(xiàn)電的構(gòu)成方法,數(shù)字無(wú)線(xiàn)電 PDR 可編程數(shù)字電臺(tái) 軟件（重新）定義：軟件定義無(wú)線(xiàn)電SDR 軟件處理的無(wú)線(xiàn)電：軟件無(wú)線(xiàn)電SWR,Multi-Mode Information Receiver,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),107,What is Software Defined Radio?,Technology t

35、o createMulti-Mode radioMulti-Band radiofor mobile multimedia platforms Radios that areflexibleeasily configurable by software Radios based onvirtual components (ie. system-on-a-chip),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),108,Feature of SDR Receivers,Adaptive Modulation 自適應(yīng)的調(diào)制解調(diào) FSK, GMSK, QPSK, QPSK, 16QAM, etc Adapti

36、ve Data Rate 自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率 32kbps, 42kbps, 64kbps, 270kbps, 384kbps, 2Mbps, etc Adaptive Access Scheme 自適應(yīng)接入方式 TDMA, FDMA, CDMA, SDMA, TDD, FDD, etc What is a benefit and killer application ? World Wide Terminal 世界通用的終端設(shè)備 USA, EU, Aus, Japan, Taiwan, China, India, etc,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),109,軟件無(wú)線(xiàn)電的關(guān)鍵技術(shù)Techn

37、ical Issues in SDR,電調(diào)諧AntennaRF Adaptation to Environment DOA, Spatial Processing Broad Band, Multi Band Characteristics AD和DA Sampling 數(shù)字下變頻 高速數(shù)字信號(hào)處理Signal Processing,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),110,Programmable Device,DSP (Digital Signal Processor) RISC Type Architecture ASSP (Application Specific Standard

38、Products) FFT Processor ASIC (Application Specific IC) User Design FPGA (Field Programmable Gate Array) Reconfigurable PLD (Programmable Logic Device) Different Internal Structure MP (Micro Processor) General Purpose Processor,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),111,Software Antenna,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),112,DSP Trend,20

39、08_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),113,常用的高速A/D變換器水平,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),114,感知無(wú)線(xiàn)電Cognitive Radio,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),115,Cognitive Radio Overview,J. Mitola: “Software Radio: Technology and Prognosis” Proc., IEEE National Telesystems Conference 1992 “Software Radio Architecture” IEEE Communications Magazine, May 1995 Cogn

40、itive Radio, Licentiate Thesis, KTH (Royal Institute of Technology), Stockholm,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),116,SDR與可重構(gòu)系統(tǒng),GAP,DSP Design Flow,FPGA Design Flow,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),117,The Next Step:HW/SW Co-Design,System Architect,FPGA Designer,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),118,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),119,SDR與智能天線(xiàn) Smart Antennas,S

41、witch beam array,Tracking beam array,Three sector array,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),120,智能天線(xiàn) Smart Antenna,Macro-diversity,Switched-beam ant.,Adaptive BF,Sectorization,Spatial Processing Approaches 用基帶數(shù)字信號(hào)處理為每一信道提供一條賦形的天線(xiàn)發(fā)射波束。 實(shí)現(xiàn)空分多址以增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率。 降低發(fā)射功率，波束賦形時(shí)可以克服多徑傳播問(wèn)題。,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),121,Smart Antenna Ar

42、ray,Coherent-combining array receiver for a CDMA system,antenna 0,WALSH CHIP MATCHED FILTER,CRC DET,COMP.,x,s,0,3,2,.,m,z,metrics,Spatial combining,despreading,long code,antenna 1,antenna 2,antenna M,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),122,軟件無(wú)線(xiàn)電的應(yīng)用,個(gè)人通信 軍事通信 電子戰(zhàn) 雷達(dá),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),123,Commercial SDR ExampleCommunic

43、ations Research Laboratory, Japan,Software Defined functions PHS, GPS, ETC (Electronic Toll) Simultaneous PHS+ETC, GPS+ETC Built 1999,Designed for in-vehicle operation GPS, PHS, ETC + AM/FM radio Built 2001,Source: “R&D on Regulatory Issue of SDR”, H. Harada, SDR Forum Sep 2003,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),124

44、,軍用電臺(tái)：干擾和抗干擾,固定頻點(diǎn)通信 柵格干擾 跳頻通信,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),125,6.3 MIMO,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),126,協(xié)作通信技術(shù),2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),127,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),128,Heterogeneous Networks不同種類(lèi)的網(wǎng)絡(luò),Seamless mobility across diverse overlay networks “vertical” hand-offs software “agents” for heterogeneity management IP as the common d

45、enominator,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),129,WLAN,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),130,無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng) Ad Hoc Networks,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),131,Mobile Ad Hoc Network (MANET),a cluster of mobile hosts each install with wireless transceiver distributed environment (no base station) wireless multi-hop communication battery power mobility,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),132,Multi Hop,Distributed and large-scale like the current Internet. But, physical instead of virtual resource constrained real-time control loops instead of interactive human loops,Gateway,2008_5_12,無(wú)線(xiàn)通信的未來(lái),133,6.5 量子通信論簡(jiǎn)介,用電作為信息載體開(kāi)始于1837年莫爾斯電碼。 還有什么可以作為信