信通導(dǎo)論11秋06-無(wú)線通信技術(shù)的未來(lái)

無(wú)線通信技術(shù)的將來(lái)電信學(xué)院信通系雷斌Soft+RadioSmartAntennaWSNUWB新技術(shù)專(zhuān)題報(bào)告2008_5_121無(wú)線通信的將來(lái)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)線化傳輸線路光纖化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)線的世界（從用戶接入層面看）2008_5_122無(wú)線通信的將來(lái)無(wú)線的優(yōu)勢(shì)及無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展

Thewirelessworld…無(wú)線通信－

－無(wú)限商機(jī)2008_5_123無(wú)線通信的將來(lái)Globalwireless–

wirelinemarkettrend0200,000400,000600,000800,0001,000,0001,200,0001,400,0001,600,0001995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010GlobalWirelineGlobalWirelessGlobalPop-7billSubscribers(000)Source:LucentInternet2008_5_124無(wú)線通信的將來(lái)無(wú)線通信的用途

UsesoftheRadioFrequencySpectrumRadioLinksPointtoPointLinksPointtoMultipointLinksBroadcastingTelevisionRadioMobileRadio

MaritimeandAeronauticalMobileTelephonybusiness(e.g..Taxis)PublicUtilitiesandEmergencyservicesNavigationRadionavigationRadioLocationTerresrialorSatelliteScientificUsesRadioAstromonyStandardTimeSignalsMeteorological&EarthExplorationLeisureUsesAmateursCBModelcontroletc.SatelliteCommunications2008_5_125無(wú)線通信的將來(lái)3G(UMTS)(CDMA-2000)TypesofWireless2008_5_126無(wú)線通信的將來(lái)Internet+wireless

Moregadgetsarepluggedin…servers,desktops,laptops,…High-tierLow-tierHighMobilityLowMobilityWideAreaLocalAreaWirelesstechnologiesrevolutionizingInternet!WiFi,bluetooth,3/4Gcellularnetworks,sensornetworks,….pervasivecomputingsmartspacePDAs,cellphones,blackberries,…soontoasters,fridges,…

2008_5_127無(wú)線通信的將來(lái)AAL2SwitchingCloudIP-basedmicro-mobilityISSLQoSIPbackboneDiffServIP-macromobilitymanagementGlobalInternetBillingSIPProxyServerSPServerFarmAAAADSLIGSNGatewayBRAINAccessRoutersMINDWirelessRoutersMINDMobileRoutersHiperlanHiperlan/802.11BluetoothUMTSVerticalHandover無(wú)線通信：

接入Internet2008_5_128無(wú)線通信的將來(lái)Convergence:

IsItaPhoneoraComputerTheeverythingPCTVInternetset-topsPersonalCommunicationService(PCS)InternettelephonyInternetfaxingWebTVallowsyoutoaccesstheInternetusingyourtelevisionsetasadisplay.Visittheirwebsiteformoreinformation.2008_5_129無(wú)線通信的將來(lái)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)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)無(wú)線通信中的新技術(shù)2008_5_1210無(wú)線通信的將來(lái)Agenda議程移動(dòng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.1移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)1.23G移動(dòng)通信技術(shù)1.3下一代移動(dòng)通信技術(shù)：4GB3G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)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)無(wú)線通信中的新技術(shù)2008_5_1211無(wú)線通信的將來(lái)移動(dòng)通信----個(gè)人通信PCSPersonalCommunicationSystem全球每個(gè)人都有一個(gè)統(tǒng)一支配的號(hào)碼，利用一個(gè)智能的終端，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以和另外任何一個(gè)人進(jìn)行任何一種類(lèi)型的多媒體（數(shù)據(jù)、話音、視象等）通信。Anytime,Anywhere,Anything!老板?雇員目標(biāo)：5W（Whoever

Whenever

Wherever

Whomever

Whatever）2008_5_1212無(wú)線通信的將來(lái)移動(dòng)通信的種類(lèi)地面蜂窩網(wǎng)：解決頻率資源問(wèn)題－－頻率重復(fù)運(yùn)用缺點(diǎn)：未覆蓋海洋、人煙稀有處。衛(wèi)星通信網(wǎng)：“銥”系統(tǒng)、海事衛(wèi)星缺點(diǎn)：系統(tǒng)困難、成本高、時(shí)延大平流層通信網(wǎng)（HAPS）其他：WLAN、WMAN、WPAN、 集群、尋呼、小靈通、大靈通…2008_5_1213無(wú)線通信的將來(lái)1.1移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)

Futuretrendsofmobilecommunications2008_5_1214無(wú)線通信的將來(lái)

移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)

MBS*基于話音*數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)*數(shù)字技術(shù)*單一標(biāo)準(zhǔn)*多媒體業(yè)務(wù)帶寬大靈敏性高*新的商業(yè)模式*單一標(biāo)準(zhǔn)（IMT-2000）寬帶業(yè)務(wù)可佩帶終端異構(gòu)網(wǎng)之間無(wú)縫服務(wù)自適應(yīng)QoS

可重新配置終端自組織網(wǎng)有效頻譜利用端到端IP系統(tǒng)2G3G4G1G2008_5_1215無(wú)線通信的將來(lái)Mobileandwirelessservices–AlwaysBestConnectedUMTS,DECT2Mbit/sUMTS,GSM384kbit/sLAN100Mbit/s,WLAN54Mbit/sUMTS,GSM115kbit/sGSM115kbit/s,WLAN11Mbit/sGSM53kbit/sBluetooth500kbit/sGSM/EDGE384kbit/s,WLAN780kbit/sLAN,WLAN780kbit/s2008_5_1216無(wú)線通信的將來(lái)IP-based4G/NextG/…networkIP-basedcoreSS7signallingInternetGSMUMTSpublicWLANRNCBSCfirewall,GGSN,gatewaygatewaysserverfarm,gateways,proxiesPSTN,CScoreMSCSGSNrouterbroadcastaccesspointsprivateWLANprivateWPAN2008_5_1217無(wú)線通信的將來(lái)IMT-2000:3G

第三代移動(dòng)通信IMT-2000的三重含義:運(yùn)用頻段在2000MHz,2000年左右投入應(yīng)用,最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)2000Kbps速率可從幾Kbps到2Mbps:多媒體化：供應(yīng)高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，如話音、可變速率數(shù)據(jù)、活動(dòng)視頻和高清晰圖像等多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種信息一體化。全球性：公用頻段,全球漫游,大市場(chǎng)。.2008_5_1218無(wú)線通信的將來(lái)IMT-2000:flexible,multifunctionalSatelliteMacrocellMicrocellUrbanIn-BuildingPicocellGlobalSuburbanBasicTerminalPDATerminalAudio/VisualTerminal2008_5_1219無(wú)線通信的將來(lái)FixedStillHighSpeedWalkingSpeedStill0.010.1110100xDSL,FTTx,WLLRadioLANHighSpeedWirelessAccessWirelessLAN4GCellularPCSIMT-200020002010OutdoorIndoorMobilityTransmissionRate(Mbps)LowHighLowHighBRANCordlessPhoneB-WLLHomeRFBluetoothGITx,

4G?B3G？3GPP？2008_5_1220無(wú)線通信的將來(lái)3GWirelessTerminalMultimediainonedeviceKnows:WhereyouareWhatyoulikeAlwaysonBusinessorPersonal2008_5_1221無(wú)線通信的將來(lái)無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)GPRS：GeneralPacketRadioService

通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)160KbpsCDMA1x：380KbpsEDGE：480Kbps3G：WCDMA（中國(guó)聯(lián)通）CDMA2000（中國(guó)電信）TDSCDMA（中國(guó)移動(dòng)）藍(lán)牙100KbpsWiFi54MbpsZigBEE250Kbps2008_5_1222無(wú)線通信的將來(lái)GPRS與EDGE

GeneralPacketRadioService

通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)---分組交換技術(shù)核心網(wǎng)絡(luò)層接受IP技術(shù)GSMPhase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，能供應(yīng)171kbit/s的數(shù)據(jù)率。接受與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。定義了新的GPRS無(wú)線信道，且支配方式特殊靈敏：每個(gè)TDMA幀可支配1到8個(gè)無(wú)線接口時(shí)隙。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的支配是獨(dú)立的。接受了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。2008_5_1223無(wú)線通信的將來(lái)GSM/GPRS結(jié)構(gòu)2008_5_1224無(wú)線通信的將來(lái)CDMA1x2.5G技術(shù)聯(lián)通700億“一切即將變更”可用帶寬更大、速率更高電信天翼的基礎(chǔ)2008_5_1225無(wú)線通信的將來(lái)B3G無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)IMT-Advanced日本NTTDoCoMo公司已經(jīng)通過(guò)4×4和12×12多天線MIMO技術(shù)在100MHz帶寬下分別驗(yàn)證了1Gbit/s（室外試驗(yàn)）和5Gbit/s的峰值傳輸速率2008_5_1226無(wú)線通信的將來(lái)HybridApproachto

BroadbandDatawithinUMTSSteerableBeamBaseStation(Macrocell)InterworkingModule3-5kmradiusMacrocellWirelessBackhaulviaPencilBeams10Mbitbeamsupports~10Mb/sUltralow-costwirelessaccessCellSiteBackhaulorRFheadremotingRoleofBLASTinthisscheme?FixedBroadbandNIUResidenceandSoHooption10MBpeakPacketDataratetosubscr.SupportshighQoSvoiceservicesUMTSAccess,NetworkwithCommonOperationsandInfrastructureUMTSNodeBandRFUnitOmniUMTSNIUFull2Mb/sPacketDataStandardUMTSservicesUMTSAdvancedPicocellIntegratedDirectionalBackhaulAntennaFixedBroadbandNIUSmall&MediumBusinessoptionUpto20MB+peakPacketDatarateBroadrangeofBusinessVoiceServices200mradiusPicocell2008_5_1227無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1228無(wú)線通信的將來(lái)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)2.1固定無(wú)線接入技術(shù)：OFDM2.2空間光通信技術(shù)：FSO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)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)無(wú)線通信中的新技術(shù)2008_5_1229無(wú)線通信的將來(lái)2.1固定無(wú)線接入技術(shù)

“光纖+無(wú)線”快速拓展覆蓋

CNCVoIPCNCnet骨干網(wǎng)IPgiga-routerPoint-to-pointRadioLink城域核心骨干網(wǎng)PON城域?qū)拵P網(wǎng)PBXLMDS無(wú)線寬帶接入網(wǎng)紅外激光通信3.5GHz固定無(wú)線接入OFDMA固定無(wú)線接入2008_5_1230無(wú)線通信的將來(lái)局域多點(diǎn)分布式系統(tǒng)LMDS(LocalMultipointDistributionSystem)頻率范圍：27GHz--32GHz可用帶寬：1.3GHz傳播方式：點(diǎn)-多點(diǎn)廣播（下行）

點(diǎn)-點(diǎn)通信（上行）2008_5_1231無(wú)線通信的將來(lái)2.2空間光通信技術(shù)：FSOfree-spaceoptics(FSO)wirelessopticalnetworks(WON)TheNextBigThing2008_5_1232無(wú)線通信的將來(lái)WhyFreeSpaceOptics?

WhyNotJustBuryMoreFiber?Cost成本RightsofWay可通行Permits許可證Trenching挖溝Time時(shí)間WithFSO,especiallythroughthewindow,nopermits,nodigging,nofees接受FSO技術(shù)，不須要許可、挖溝和其它費(fèi)用，通過(guò)窗戶即可2008_5_1233無(wú)線通信的將來(lái)WhyFreeSpaceOptics?

HowFiberOpticCableWorksLightSourceGlassFiberStrandsDetectorNetwork

DevicePulsesoflightcommunicatethedata“ON”=1“OFF=0Capableofmorethan40Gbps>7CDsasecondLightSourceDetectorNetwork

Device2008_5_1234無(wú)線通信的將來(lái)WhyFreeSpaceOptics?

HowFSOWorks1Networktrafficconvertedintopulsesofinvisiblelightrepresenting1’sand0’s2Transmitterprojectsthecarefullyaimedlightpulsesintotheair5Reversedirectiondatatransportedthesameway.Fullduplex

3Areceiverattheotherendofthelinkcollectsthelightusinglensesand/ormirrors4ReceivedsignalconvertedbackintofiberorcopperandconnectedtothenetworkAnythingthatcanbedoneinfibercanbedonewithFSO優(yōu)勢(shì)：不占用無(wú)線頻率資源、高帶寬、低誤碼率、安裝快速、運(yùn)用便利、伸縮性好、平安性高2008_5_1235無(wú)線通信的將來(lái)Challenges

Environmentalfactors陽(yáng)光Sunlight建筑抖動(dòng)Building

Motion發(fā)散Alignment衰減Attenuation霧FogEachofthesefactorscan“attenuate”(reduce)thesignal.However,therearewaystomitigateeachenvironmentalfactor.散射Scintillation有效距離Range障礙物Obstructions低云層LowClouds2008_5_1236無(wú)線通信的將來(lái)Solution:

Scintillationisnotsignificantforlinkslessthan500m;buteffectsincreaserapidlywithlongerdistancesAvoidlinksover/throughvents,hotroofs,A/Cducts,etcSpacediversity散射ScintillationImagedancingAmplitudefluctuationThevariationofrefractiveindexalongthepropagationpathcausedbyslighttemperaturevariationsamongdifferentairpockets2008_5_1237無(wú)線通信的將來(lái)FSOEquipmentPhotographcourtesyofMRVCommunicationsLaser

Transceiver

with

MultipleBeamsRadioFrequencyBackupConnection2008_5_1238無(wú)線通信的將來(lái)光無(wú)線通信技術(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公司成功地運(yùn)用光無(wú)線通信設(shè)備向客戶供應(yīng)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)線通信技術(shù)的光纖光線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者和制造商。2008_5_1239無(wú)線通信的將來(lái)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_1240無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1241無(wú)線通信的將來(lái)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)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)無(wú)線通信中的新技術(shù)2008_5_1242無(wú)線通信的將來(lái)SatelliteCommunications2008_5_1243無(wú)線通信的將來(lái)衛(wèi)星通信2008_5_1244無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1245無(wú)線通信的將來(lái)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)4.1IEEE802.154.2藍(lán)牙WSNUWB特定用途無(wú)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)無(wú)線通信中的新技術(shù)2008_5_1246無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1247無(wú)線通信的將來(lái)5BodyAreanetwork2008_5_1248無(wú)線通信的將來(lái)5WirelessPresonalAreaNetworksIEEE802.152008_5_1249無(wú)線通信的將來(lái)WPANBluetooth藍(lán)芽IEEE802.15.1CableReplacementdatarate:1MbpsLowPowerLowCostStandardfordifferentproductsVoiceandDatacommunicationSupportmobilitySized0.5squireinches2008_5_1250無(wú)線通信的將來(lái)WPANBluetooth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的功能相互轉(zhuǎn)換。2008_5_1251無(wú)線通信的將來(lái)WPAN802.15.3a由于Bluetooth的傳輸速率僅1Mbps，對(duì)于RealTime的影音資料不敷運(yùn)用，故發(fā)展出802.15.3aStandard，接受UWB(Utra-Wideband)技術(shù)，最高傳輸可達(dá)480Mbps，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)跟Bluetooth差異不大。2008_5_1252無(wú)線通信的將來(lái)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)

WirelessSensorNetwork無(wú)線感測(cè)網(wǎng)路主要功能是隨意散佈的感測(cè)節(jié)點(diǎn)(SensorNode)於一未知感測(cè)區(qū)域來(lái)收集資料並回報(bào)給限制中心(SinkNode)。感測(cè)器裝置以本身電池來(lái)供應(yīng)能源以進(jìn)行感測(cè)、初步資料處理以及透過(guò)無(wú)線電介面回報(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)線傳輸?shù)膮f(xié)定IEEE802.15.4無(wú)線感測(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_1253無(wú)線通信的將來(lái)WSNApplications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_1254無(wú)線通信的將來(lái)WSNApplicationinBerkeley2008_5_1255無(wú)線通信的將來(lái)WSNApplicationinBerkeleyHabitatMonitoringonGreatDuckIslandSensornodes2008_5_1256無(wú)線通信的將來(lái)WSNApplicationinBerkeleyBerkeleyAeRobottestbedforpursuit–evasiongame.(outdoor)2008_5_1257無(wú)線通信的將來(lái)SmartIndoorSpacesSensors

ModulesHigh-speedWirelessLAN(WLAN)WLAN-PiconetBridgePiconetWLAN-PiconetBridgeWLANAccessPointPiconetWiredNetworkNetworkedToysSensorBadgeCollaboration:Muntz(CS)Alwan(EE)Potkonjak(CS)Baker(Education)“FusingthePhysicalandtheCognitive”2008_5_1258無(wú)線通信的將來(lái)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)生很多高速率的多媒體應(yīng)用。這些應(yīng)用必需得到高速率無(wú)線網(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：如照片文檔和視像流的傳送、音樂(lè)文檔的傳送等其次類(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)線播放、在筆記本電腦與投影儀之間供應(yīng)無(wú)線連接、配有高質(zhì)量聲音和3維圖象的交互式游戲等2008_5_1259無(wú)線通信的將來(lái)Bluetooth

connectsdevicestoInternetWWWPSTNISDNLANxDSLCableGSMTDMACDMAGPRSEDGEWCDMAOver2Billionpotentialdevicesthatcanbenefit:Mobilephone,PC,PDA,Cordlessphones,Accesspoints,Computer&phoneperipheralsSource:Bluetooth

bothonthefixedandmobileinfrastructureworldwide2008_5_1260無(wú)線通信的將來(lái)AutomaticsynchronizerTheInternetbridgeUltimateheadsetSource:bluetoothBluetoothtechnologycanbeusedtoconnectthingswithoutcableYourapplication2008_5_1261無(wú)線通信的將來(lái)UWB無(wú)線超寬帶技術(shù)

UltraWideBand

電信學(xué)院信通系

雷ropemind@163TheNextBigThing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)線技術(shù)1/100的耗電量極低的成本2008_5_1262無(wú)線通信的將來(lái)UWBSpectrum

FCCrulingpermitsUWBspectrumoverlayBluetooth,802.11bCordlessPhonesMicrowaveOvensGPSPCS5802.11a-41dBm/Mhz“Part15Limit”UWBSpectrumFrequency(Ghz)EmittedSignalPower10.63.12008_5_1263無(wú)線通信的將來(lái)TheabovegraphiscourtesyofTimeDomain,Inc.2008_5_1264無(wú)線通信的將來(lái)TheoreticalDataRatesoverRangeUWBshowssignificantthroughputpotentialatshortrange2008_5_1265無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1266無(wú)線通信的將來(lái)UWBApplicationMobileClusterhandheldPCstabletsMP3PDAsmobilephone3G

handsetscameraphoneslaptopsprintersspeakersPCClusterstorage

devicesScannersscannersDVDplayerscamerasCEClusterHDTVSTBsVCRsPVRscamcordersconsolegamesaudiosystemsWPAN2008_5_1267無(wú)線通信的將來(lái)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)線通信技術(shù)5.1平流層通信HARPS無(wú)線通信中的新技術(shù)2008_5_1268無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1269無(wú)線通信的將來(lái)平流層通信HAP20～30km每站覆蓋面積S>100萬(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)定問(wèn)題、Corona離子推動(dòng)器的牢靠性2008_5_1270無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_1271無(wú)線通信的將來(lái)HAPSHAPS–HighAltitudePlatformStationHAPS是利用氣球、飛艇或飛機(jī)供應(yīng)無(wú)線通信、廣播業(yè)務(wù)的一種技術(shù)。HAPS的覆蓋范圍直徑達(dá)150～1,000km，確定于地面用戶可用的最小仰角。HAPS的工作高度可在3至22km間。（多在平流層17~22km工作）2008_5_1272無(wú)線通信的將來(lái)HAPS示意圖2008_5_1273無(wú)線通信的將來(lái)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8～50km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x20-23km的高度。每站覆蓋面積S>100萬(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離子推動(dòng)器的牢靠性問(wèn)題等2008_5_1274無(wú)線通信的將來(lái)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、靈敏電波傳播主要在自由空間傳播2008_5_1275無(wú)線通信的將來(lái)HAPS的技術(shù)關(guān)鍵容量大、點(diǎn)波束保持平臺(tái)穩(wěn)定（最大風(fēng)速55m/s）能源：太陽(yáng)能2008_5_1276無(wú)線通信的將來(lái)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)150~200m 翼展35~70m 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）1km 3km 10km任務(wù)載荷 1~2噸 50~300kg 1噸任務(wù)功率 10kw 3kw 20kw例 日本、韓國(guó) Helios,HeliPlat HALO 中國(guó)、ATG PathfinderPlus LockheedMartin Skystation,ESA2008_5_1277無(wú)線通信的將來(lái)三種無(wú)線通信系統(tǒng)的比較2008_5_1278無(wú)線通信的將來(lái)HAPS存在的問(wèn)題全部材料必需重量輕、耐輻射。飛艇防止氦泄漏。動(dòng)力必需能在55m/s風(fēng)速下保持飛艇穩(wěn)定飛艇外殼必需有足夠面積采集太陽(yáng)能，且需儲(chǔ)存部分實(shí)力供夜間運(yùn)用。必需產(chǎn)生和儲(chǔ)存足夠的能量供通信設(shè)備用2008_5_1279無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之一SkyStation美國(guó)SkyStationInternational公司250個(gè)覆蓋全球覆蓋太陽(yáng)能電池供應(yīng)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－2Mb/s，下行－10Mb/s移動(dòng)業(yè)務(wù)：語(yǔ)音－9.6~16kb/s,數(shù)據(jù)384kb/s2008_5_1280無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之二StratSat英國(guó)AdvancedTechnologyGroup公司軍民兩用位于平流層，不影響航空通話費(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_1281無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之三StratosphericPlatformSystem日本：郵電部、科技廳和Yokosuka無(wú)線電探討中心飛艇長(zhǎng)200米，半剛性，充氦氣太陽(yáng)能電池和可再生燃料電池支配用15個(gè)飛艇組網(wǎng)為日本供應(yīng)寬帶廣播業(yè)務(wù)2008_5_1282無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之四ARCSystem美國(guó)PlatformsWirelessInternational公司設(shè)計(jì)在低高度：3~10.5km覆蓋范圍：55~225km直徑150萬(wàn)用戶2008_5_1283無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之五HALO-Proteus美國(guó)AngelTechnology公司有人駕駛飛機(jī)高空長(zhǎng)期工作飛機(jī):8hr輪班(HighAltitudeLongOperation)寬帶無(wú)線大城市網(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：1~5Mb/s成熟的技術(shù)2008_5_1284無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之六SkyTowerNASA支持AeroVironment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)和地面用戶與網(wǎng)關(guān)相聯(lián)。平臺(tái)總吞吐率:10~20Gb/s。用戶傳輸速率：>1.5Mb/s。2000，10成立SkyTower公司， 尋求商業(yè)應(yīng)用。2008_5_1285無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之六2008_5_1286無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之七PathfinderPlusAeroVironment制造，無(wú)人太陽(yáng)能飛機(jī)與SkyTower,NASA和Yokosuka探討中心合作，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)視頻電話要求2008_5_1287無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之八AVCSAVCS–AerialVehicleCommunicationsSystem美國(guó)GeneralAtomics公司（SanDiego）制造。2008_5_1288無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之九HeliPlat歐盟HeliNet支配平流層太陽(yáng)能無(wú)人飛機(jī)平臺(tái)飛機(jī)翼展70m，在17~20km凹凸速回旋由意大利航天局（PolitecnicodiTorino）牽頭寬帶通信負(fù)荷的任務(wù)主要由英國(guó)York高校擔(dān)當(dāng)有效載荷：100kg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_1289無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之九HeliPlat2008_5_1290無(wú)線通信的將來(lái)研發(fā)中的HAPS之十清華高校電子工程系平流層課題組： 1997年起先跟蹤探討2002年５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。2008_5_1291無(wú)線通信的將來(lái)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)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)無(wú)線通信中的新技術(shù)6.1軟件無(wú)線電技術(shù)：SDR6.2智能天線與MIMO6.3協(xié)作通信系統(tǒng)2008_5_1292無(wú)線通信的將來(lái)6.1軟件無(wú)線電技術(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_1293無(wú)線通信的將來(lái)TheRacefortherooftopWirelessLoop(PCS,WCS)AnalogCordlessDigitalCordlessFamilyRadioServiceCellularPCSEnhancedSMRMobileSatelliteServiceDirectBroadcastSatellite(12GHz)WirelessCableMMDS/MDS(2.5GHz)BroadcastTV(HDTV/SDTV)CellularizedCable(28GHz)C-BandBroadcastSatellite(4-6GHz)BroadcastAMandFMRadio(DigitalAM/FM)WirelessTVSales/Polling(IVDS)One-wayandTwo-wayMessaging(Paging,N-PCS,220SMR)WirelessData(CDPD,N-PCS,UnlicensedPCS,PCS,ISM,GPS,SMR)WirelessMonitoringandControlofUtilitiesandSecurityDevices(ISM,N-PCS)Heybuddy,canyouspareaMHz?WirelessFiber(38GHz)WCS(2.3GHz)2008_5_1294無(wú)線通信的將來(lái)Radioinacar2008_5_1295無(wú)線通信的將來(lái)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的選擇

DesignAlternativesMicroprocessors假如夠快，確定志向Ideal,iffastenoughGates,MSI,PALs過(guò)時(shí)、低效、不靈敏Outdated,inefficientinflexibleDedicatedStandardChipSets專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)芯片便宜CheapASICs功能固定且大量生產(chǎn)Onlyforrock-stable,high-volumedesignsProgrammableLogic適應(yīng)性強(qiáng)，性能較高Forflexibilityandperformance2008_5_1296無(wú)線通信的將來(lái)無(wú)線設(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)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的協(xié)議分層軟件處理的深化：無(wú)線信號(hào)的處理SmartRadiosSoftwareDefinedRadios2008_5_1297無(wú)線通信的將來(lái)TheIdealInformationCompanionONEphoneformanyStandardsONEPDAformanyStandardsONEWLANformanyStandardsONEInformationApplianceSoft+Radio

軟件無(wú)線電技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)的第三次變革2008_5_1298無(wú)線通信的將來(lái)TheUMTSVisionSeamlessend-to-endServiceInternetworkRoamingSatelliteGlobalSuburbanUrbanIn-BuildingPico-CellMicro-CellMacro-CellAudio/visualTerminalsHome-CellSource:ITU2008_5_1299無(wú)線通信的將來(lái)Soft+Radio

＝軟件無(wú)線電技術(shù)：無(wú)線通信技術(shù)的第三次變革2008_5_12100無(wú)線通信的將來(lái)ApplicationsRolloutJava3G1Q19994Q19994Q20004Q2001WAPlaunchMobileOfficeScheduleManagementWorkflowManagementElectronicConferenceFileSharingMulti-playerGamesMusicm-bankingInformationServicesRadioSMSPictureclipsRouteplanningChatRoomemailGPRSVideoclipsm-stocktradingm-cashVideoWebcamTVConferenceInteractiveTVVisual,HighSpeedIntranetWebaccessPortalLink2008_5_12101無(wú)線通信的將來(lái)彩信關(guān)鍵技術(shù)：JPEGImageCompressionSystemDCT/IDCTColor-SpaceConverterRaster

toBlockConverterCompressedImageImageSamplesQuantizationHuffmanEncoderAlsousedindecompressionsystem(*alsoNewLogiCores*)CoreavailableCanbeimplementedinXilinxFPGA2008_5_12102無(wú)線通信的將來(lái)軟件無(wú)線電SDR

SoftwareDefinedRadioVariable

Frequency

OscillatorLocal

Oscillator

(fixed)AntennaBandpass

FilterRFIFBasebandADC/DAC

DSP2008_5_12103無(wú)線通信的將來(lái)BlockDiagram

SoftwareDefinedRadioLocal

Oscillator

(fixed)AntennaRFIFBasebandDSPADC/DAC2008_5_12104無(wú)線通信的將來(lái)BlockDiagram

SoftwareRadioAntennaRFIFBasebandDSPADC/DAC2008_5_12105無(wú)線通信的將來(lái)TheUniversalRadio

通用無(wú)線電的構(gòu)成方法數(shù)字無(wú)線電PDR可編程數(shù)字電臺(tái)軟件（重新）定義：軟件定義無(wú)線電SDR軟件處理的無(wú)線電：軟件無(wú)線電SWRMulti-ModeInformationReceiver2008_5_12106無(wú)線通信的將來(lái)WhatisSoftwareDefinedRadio?Technologytocreate

Multi-Moderadio

Multi-Bandradio

formobilemultimediaplatformsRadiosthatare

flexible

easilyconfigurablebysoftwareRadiosbasedon

virtualcomponents(ie.system-on-a-chip)2008_5_12107無(wú)線通信的將來(lái)FeatureofSDRReceiversAdaptiveModulation自適應(yīng)的調(diào)制解調(diào)～FSK,GMSK,QPSK,π／４QPSK,16QAM,etcAdaptiveDataRate自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率～32kbps,42kbps,64kbps,270kbps,384kbps,2Mbps,etcAdaptiveAccessScheme自適應(yīng)接入方式～TDMA,FDMA,CDMA,SDMA,TDD,FDD,etcWhatisabenefitandkillerapplication?WorldWideTerminal世界通用的終端設(shè)備～USA,EU,Aus,Japan,Taiwan,China,India,etc2008_5_12108無(wú)線通信的將來(lái)軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)TechnicalIssuesinSDR電調(diào)諧Antenna＋RFAdaptationtoEnvironmentDOA,SpatialProcessingBroadBand,MultiBandCharacteristicsAD和DASampling數(shù)字下變頻高速數(shù)字信號(hào)處理SignalProcessing2008_5_12109無(wú)線通信的將來(lái)ProgrammableDeviceDSP(DigitalSignalProcessor)RISCTypeArchitectureASSP(ApplicationSpecificStandardProducts)FFTProcessorASIC(ApplicationSpecificIC)UserDesignFPGA(FieldProgrammableGateArray)ReconfigurablePLD(ProgrammableLogicDevice)DifferentInternalStructureMP(MicroProcessor)GeneralPurposeProcessor2008_5_12110無(wú)線通信的將來(lái)SoftwareAntenna2008_5_12111無(wú)線通信的將來(lái)DSPTrend2008_5_12112無(wú)線通信的將來(lái)位數(shù)抽樣頻率(MHz)生產(chǎn)廠家6888101212141840007502000300070501002410Rockwell

InternationalSignalProcessingTechnologyHewlettPackard—PentekHughesAircraft—HughesAircraftHewlettPackard常用的高速A/D變換器水平2008_5_12113無(wú)線通信的將來(lái)感知無(wú)線電CognitiveRadio2008_5_12114無(wú)線通信的將來(lái)CognitiveRadioOverviewWidebandA/D-D/A*WidebandRFConversionProgrammableProcessor(s)SoftwareRadioJ.Mitola:“SoftwareRadio:TechnologyandPrognosis”P(pán)roc.,IEEENationalTelesystemsConference1992“SoftwareRadioArchitecture”IEEECommunicationsMagazine,May1995CognitiveRadio,LicentiateThesis,KTH(RoyalInstituteofTechnology),Stockholm4ChannelsModel-BasedReasoningRKRLFramesSpatial&TemporalKnowledge2008_5_12115無(wú)線通信的將來(lái)SDR與可重構(gòu)系統(tǒng)GAPDSP

DesignFlowFPGADesignFlow?2008_5_12116無(wú)線通信的將來(lái)TheNextStep:

HW/SWCo-DesignSystemArchitectFPGADesignerHDLautomaticallygenerated+z-1SimulinkCautomaticallygeneratedCo-Design

Co-VerificationFPGA?2008_5_12117無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_12118無(wú)線通信的將來(lái)SDR與智能天線

SmartAntennasSwitchbeamarrayTrackingbeamarrayThreesectorarray2008_5_12119無(wú)線通信的將來(lái)智能天線SmartAntennaMacro-diversitySwitched-beamant.AdaptiveBFSectorizationSpatialProcessingApproaches用基帶數(shù)字信號(hào)處理為每一信道供應(yīng)一條賦形的天線放射波束。實(shí)現(xiàn)空分多址以增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率。降低放射功率，波束賦形時(shí)可以克服多徑傳播問(wèn)題。2008_5_12120無(wú)線通信的將來(lái)SmartAntennaArrayCoherent-combiningarrayreceiverforaCDMAsystemWEIGHTUPDATEALGORITHMw0w1w2wMSantenna0-p/2PHASELOCKEDLOOPjTc/2WALSHCHIPMATCHEDFILTERDEINTER-LEAVERVITERBIDECODERCRCDETCOMP.xs032.mzmetricsSpatialcombiningdespreadinglongcodeantenna1antenna2antennaM2008_5_12121無(wú)線通信的將來(lái)軟件無(wú)線電的應(yīng)用個(gè)人通信軍事通信電子戰(zhàn)雷達(dá)2008_5_12122無(wú)線通信的將來(lái)CommercialSDRExample

CommunicationsResearchLaboratory,JapanSoftwareDefinedfunctionsPHS,GPS,ETC(ElectronicToll)SimultaneousPHS+ETC,GPS+ETCBuilt1999Designedforin-vehicleoperationGPS,PHS,ETC+AM/FMradioBuilt2001Source:“R&DonRegulatoryIssueofSDR”,H.Harada,SDRForumSep20032008_5_12123無(wú)線通信的將來(lái)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_12124無(wú)線通信的將來(lái)6.3MIMO2008_5_12125無(wú)線通信的將來(lái)協(xié)作通信技術(shù)2008_5_12126無(wú)線通信的將來(lái)2008_5_12127無(wú)線通信的將來(lái)HeterogeneousNetworks不同種類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)Seamlessmobilityacrossdiverseoverlaynetworks“vertical”hand-offssoftware“agents”forheterogeneitymanagementIPasthecommondenominatorHigh-tierLow-tierSatelliteHighMobilityLowMobilityWideAreaRegionalAreaLocalArea2008_5_12128無(wú)線通信的將來(lái)WLAN2008_5_12129無(wú)線通信的將來(lái)無(wú)線自組織網(wǎng)AdHocNetworks2008_5_12130無(wú)線通信的將來(lái)MobileAdHocNetwork(MANET