信通導論11秋06-無線通信技術的未來

無線通信技術的將來電信學院信通系雷斌Soft+RadioSmartAntennaWSNUWB新技術專題報告2008_5_121無線通信的將來通信技術發(fā)展的趨勢網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)字化網(wǎng)絡技術分組化接入技術無線化傳輸線路光纖化IP的世界（從網(wǎng)絡服務層面看）光的世界（從傳送層面看）無線的世界（從用戶接入層面看）2008_5_122無線通信的將來無線的優(yōu)勢及無線電技術的發(fā)展

Thewirelessworld…無線通信－

－無限商機2008_5_123無線通信的將來Globalwireless–

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

UsesoftheRadioFrequencySpectrumRadioLinksPointtoPointLinksPointtoMultipointLinksBroadcastingTelevisionRadioMobileRadio

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

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

2008_5_127無線通信的將來AAL2SwitchingCloudIP-basedmicro-mobilityISSLQoSIPbackboneDiffServIP-macromobilitymanagementGlobalInternetBillingSIPProxyServerSPServerFarmAAAADSLIGSNGatewayBRAINAccessRoutersMINDWirelessRoutersMINDMobileRoutersHiperlanHiperlan/802.11BluetoothUMTSVerticalHandover無線通信：

接入Internet2008_5_128無線通信的將來Convergence:

IsItaPhoneoraComputerTheeverythingPCTVInternetset-topsPersonalCommunicationService(PCS)InternettelephonyInternetfaxingWebTVallowsyoutoaccesstheInternetusingyourtelevisionsetasadisplay.Visittheirwebsiteformoreinformation.2008_5_129無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢個人區(qū)域通信WPAN技術的現(xiàn)狀和趨勢特定用途無線通信技術的現(xiàn)狀和趨勢無線通信中的新技術2008_5_1210無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢1.1移動通信技術的演進1.23G移動通信技術1.3下一代移動通信技術：4GB3G固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢個人區(qū)域通信WPAN技術的現(xiàn)狀和趨勢特定用途無線通信技術的現(xiàn)狀和趨勢無線通信中的新技術2008_5_1211無線通信的將來移動通信----個人通信PCSPersonalCommunicationSystem全球每個人都有一個統(tǒng)一支配的號碼，利用一個智能的終端，在任何時間、任何地點都可以和另外任何一個人進行任何一種類型的多媒體（數(shù)據(jù)、話音、視象等）通信。Anytime,Anywhere,Anything!老板?雇員目標：5W（Whoever

Whenever

Wherever

Whomever

Whatever）2008_5_1212無線通信的將來移動通信的種類地面蜂窩網(wǎng)：解決頻率資源問題－－頻率重復運用缺點：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：系統(tǒng)困難、成本高、時延大平流層通信網(wǎng)（HAPS）其他：WLAN、WMAN、WPAN、 集群、尋呼、小靈通、大靈通…2008_5_1213無線通信的將來1.1移動通信技術的演進

Futuretrendsofmobilecommunications2008_5_1214無線通信的將來

移動通信系統(tǒng)的演進

MBS*基于話音*數(shù)據(jù)業(yè)務*數(shù)字技術*單一標準*多媒體業(yè)務帶寬大靈敏性高*新的商業(yè)模式*單一標準（IMT-2000）寬帶業(yè)務可佩帶終端異構網(wǎng)之間無縫服務自適應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無線通信的將來Mobileandwirelessservices–AlwaysBestConnectedUMTS,DECT2Mbit/sUMTS,GSM384kbit/sLAN100Mbit/s,WLAN54Mbit/sUMTS,GSM115kbit/sGSM115kbit/s,WLAN11Mbit/sGSM53kbit/sBluetooth500kbit/sGSM/EDGE384kbit/s,WLAN780kbit/sLAN,WLAN780kbit/s2008_5_1216無線通信的將來IP-based4G/NextG/…networkIP-basedcoreSS7signallingInternetGSMUMTSpublicWLANRNCBSCfirewall,GGSN,gatewaygatewaysserverfarm,gateways,proxiesPSTN,CScoreMSCSGSNrouterbroadcastaccesspointsprivateWLANprivateWPAN2008_5_1217無線通信的將來IMT-2000:3G

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

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

通用分組無線業(yè)務160KbpsCDMA1x：380KbpsEDGE：480Kbps3G：WCDMA（中國聯(lián)通）CDMA2000（中國電信）TDSCDMA（中國移動）藍牙100KbpsWiFi54MbpsZigBEE250Kbps2008_5_1222無線通信的將來GPRS與EDGE

GeneralPacketRadioService

通用分組無線業(yè)務---分組交換技術核心網(wǎng)絡層接受IP技術GSMPhase2.1規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，能供應171kbit/s的數(shù)據(jù)率。接受與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結構、無線調(diào)制標準、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結構。定義了新的GPRS無線信道，且支配方式特殊靈敏：每個TDMA幀可支配1到8個無線接口時隙。時隙能為活動用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的支配是獨立的。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無線通信的將來GSM/GPRS結構2008_5_1224無線通信的將來CDMA1x2.5G技術聯(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2008_5_1225無線通信的將來B3G無線通信技術的發(fā)展趨勢IMT-Advanced日本NTTDoCoMo公司已經(jīng)通過4×4和12×12多天線MIMO技術在100MHz帶寬下分別驗證了1Gbit/s（室外試驗）和5Gbit/s的峰值傳輸速率2008_5_1226無線通信的將來HybridApproachto

BroadbandDatawithinUMTSSteerableBeamBaseStation(Macrocell)InterworkingModule3-5kmradiusMacrocellWirelessBackhaulviaPencilBeams10Mbitbeamsupports~10Mb/sUltralow-costwirelessaccessCellSiteBackhaulorRFheadremotingRoleofBLASTinthisscheme?FixedBroadbandNIUResidenceandSoHooption10MBpeakPacketDataratetosubscr.SupportshighQoSvoiceservicesUMTSAccess,NetworkwithCommonOperationsandInfrastructureUMTSNodeBandRFUnitOmniUMTSNIUFull2Mb/sPacketDataStandardUMTSservicesUMTSAdvancedPicocellIntegratedDirectionalBackhaulAntennaFixedBroadbandNIUSmall&MediumBusinessoptionUpto20MB+peakPacketDatarateBroadrangeofBusinessVoiceServices200mradiusPicocell2008_5_1227無線通信的將來2008_5_1228無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢2.1固定無線接入技術：OFDM2.2空間光通信技術：FSO衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢個人區(qū)域通信WPAN技術的現(xiàn)狀和趨勢特定用途無線通信技術的現(xiàn)狀和趨勢無線通信中的新技術2008_5_1229無線通信的將來2.1固定無線接入技術

“光纖+無線”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無線寬帶接入網(wǎng)紅外激光通信3.5GHz固定無線接入OFDMA固定無線接入2008_5_1230無線通信的將來局域多點分布式系統(tǒng)LMDS(LocalMultipointDistributionSystem)頻率范圍：27GHz--32GHz可用帶寬：1.3GHz傳播方式：點-多點廣播（下行）

點-點通信（上行）2008_5_1231無線通信的將來2.2空間光通信技術：FSOfree-spaceoptics(FSO)wirelessopticalnetworks(WON)TheNextBigThing2008_5_1232無線通信的將來WhyFreeSpaceOptics?

WhyNotJustBuryMoreFiber?Cost成本RightsofWay可通行Permits許可證Trenching挖溝Time時間WithFSO,especiallythroughthewindow,nopermits,nodigging,nofees接受FSO技術，不須要許可、挖溝和其它費用，通過窗戶即可2008_5_1233無線通信的將來WhyFreeSpaceOptics?

HowFiberOpticCableWorksLightSourceGlassFiberStrandsDetectorNetwork

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

Device2008_5_1234無線通信的將來WhyFreeSpaceOptics?

HowFSOWorks1Networktrafficconvertedintopulsesofinvisiblelightrepresenting1’sand0’s2Transmitterprojectsthecarefullyaimedlightpulsesintotheair5Reversedirectiondatatransportedthesameway.Fullduplex

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

Environmentalfactors陽光Sunlight建筑抖動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無線通信的將來Solution:

Scintillationisnotsignificantforlinkslessthan500m;buteffectsincreaserapidlywithlongerdistancesAvoidlinksover/throughvents,hotroofs,A/Cducts,etcSpacediversity散射ScintillationImagedancingAmplitudefluctuationThevariationofrefractiveindexalongthepropagationpathcausedbyslighttemperaturevariationsamongdifferentairpockets2008_5_1237無線通信的將來FSOEquipmentPhotographcourtesyofMRVCommunicationsLaser

Transceiver

with

MultipleBeamsRadioFrequencyBackupConnection2008_5_1238無線通信的將來光無線通信技術目前發(fā)展概況2001年2月由美國的一些光無線設備制造商聯(lián)合電信運營商，成立了空間光通信聯(lián)盟(FSOAlliance)。Terabeam公司和Airriber公司已將光無線通信應用于商業(yè)服務。2000年悉尼奧運會上，Terabeam公司成功地運用光無線通信設備向客戶供應100Mb/s的數(shù)據(jù)連接。2004年7月，華為公司和LightPointe公司宣布擴大雙方的聯(lián)合戰(zhàn)略伙伴協(xié)定。LightPointe公司是基于光無線通信技術的光纖光線產(chǎn)品的設計者和制造商。2008_5_1239無線通信的將來容量從100Mb/s到2.5Gb/s一般限于2公里以下工作波長：850納米1550納米2008_5_1240無線通信的將來2008_5_1241無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢3.1衛(wèi)星通信的分類3.2同步地球衛(wèi)星通信個人區(qū)域通信WPAN技術的現(xiàn)狀和趨勢特定用途無線通信技術的現(xiàn)狀和趨勢無線通信中的新技術2008_5_1242無線通信的將來SatelliteCommunications2008_5_1243無線通信的將來衛(wèi)星通信2008_5_1244無線通信的將來2008_5_1245無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢個人區(qū)域通信WPAN技術4.1IEEE802.154.2藍牙WSNUWB特定用途無線通信技術的現(xiàn)狀和趨勢無線通信中的新技術2008_5_1246無線通信的將來2008_5_1247無線通信的將來5BodyAreanetwork2008_5_1248無線通信的將來5WirelessPresonalAreaNetworksIEEE802.152008_5_1249無線通信的將來WPANBluetooth藍芽IEEE802.15.1CableReplacementdatarate:1MbpsLowPowerLowCostStandardfordifferentproductsVoiceandDatacommunicationSupportmobilitySized0.5squireinches2008_5_1250無線通信的將來WPANBluetooth藍牙Bluetooth網(wǎng)絡內(nèi)并沒有基站的概念，依應用程序設計，只有Master和Slaver的功能相互轉換。2008_5_1251無線通信的將來WPAN802.15.3a由于Bluetooth的傳輸速率僅1Mbps，對于RealTime的影音資料不敷運用，故發(fā)展出802.15.3aStandard，接受UWB(Utra-Wideband)技術，最高傳輸可達480Mbps，其網(wǎng)絡架構跟Bluetooth差異不大。2008_5_1252無線通信的將來無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)

WirelessSensorNetwork無線感測網(wǎng)路主要功能是隨意散佈的感測節(jié)點(SensorNode)於一未知感測區(qū)域來收集資料並回報給限制中心(SinkNode)。感測器裝置以本身電池來供應能源以進行感測、初步資料處理以及透過無線電介面回報資料。感測資訊可為溫度溼度甚至影像等IEEE組織制定感測節(jié)點間無線傳輸?shù)膮f(xié)定IEEE802.15.4無線感測節(jié)點特色耗電量低CPU慢記憶體小傳輸率低容錯性佳體積小2008_5_1253無線通信的將來WSNApplications環(huán)境的監(jiān)視生態(tài)環(huán)境監(jiān)控互動式的電腦遊戲保全探勘未知環(huán)境2008_5_1254無線通信的將來WSNApplicationinBerkeley2008_5_1255無線通信的將來WSNApplicationinBerkeleyHabitatMonitoringonGreatDuckIslandSensornodes2008_5_1256無線通信的將來WSNApplicationinBerkeleyBerkeleyAeRobottestbedforpursuit–evasiongame.(outdoor)2008_5_1257無線通信的將來SmartIndoorSpacesSensors

ModulesHigh-speedWirelessLAN(WLAN)WLAN-PiconetBridgePiconetWLAN-PiconetBridgeWLANAccessPointPiconetWiredNetworkNetworkedToysSensorBadgeCollaboration:Muntz(CS)Alwan(EE)Potkonjak(CS)Baker(Education)“FusingthePhysicalandtheCognitive”2008_5_1258無線通信的將來高速率WPAN：個域網(wǎng)下一代便攜式消費者電器和通信設備之間將產(chǎn)生很多高速率的多媒體應用。這些應用必需得到高速率無線網(wǎng)絡的支持和服務，因此WPAN應運而生第一類涉及大宗（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、音樂文檔的傳送等其次類涉及實時視像和高質(zhì)量聲音：如數(shù)字攝像機在電視機上進行無線播放、在筆記本電腦與投影儀之間供應無線連接、配有高質(zhì)量聲音和3維圖象的交互式游戲等2008_5_1259無線通信的將來Bluetooth

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

bothonthefixedandmobileinfrastructureworldwide2008_5_1260無線通信的將來AutomaticsynchronizerTheInternetbridgeUltimateheadsetSource:bluetoothBluetoothtechnologycanbeusedtoconnectthingswithoutcableYourapplication2008_5_1261無線通信的將來UWB無線超寬帶技術

UltraWideBand

電信學院信通系

雷ropemind@163TheNextBigThing數(shù)Hz到數(shù)GHz的超帶寬微弱的脈沖信號三大明顯優(yōu)點高達數(shù)百Mbps的數(shù)據(jù)速率僅為現(xiàn)有無線技術1/100的耗電量極低的成本2008_5_1262無線通信的將來UWBSpectrum

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

handsetscameraphoneslaptopsprintersspeakersPCClusterstorage

devicesScannersscannersDVDplayerscamerasCEClusterHDTVSTBsVCRsPVRscamcordersconsolegamesaudiosystemsWPAN2008_5_1267無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢個人區(qū)域通信WPAN技術的現(xiàn)狀和趨勢特定用途無線通信技術5.1平流層通信HARPS無線通信中的新技術2008_5_1268無線通信的將來2008_5_1269無線通信的將來平流層通信HAP20～30km每站覆蓋面積S>100萬k㎡目前存在的問題：能源電力問題、物理平臺的穩(wěn)定問題、Corona離子推動器的牢靠性2008_5_1270無線通信的將來2008_5_1271無線通信的將來HAPSHAPS–HighAltitudePlatformStationHAPS是利用氣球、飛艇或飛機供應無線通信、廣播業(yè)務的一種技術。HAPS的覆蓋范圍直徑達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無線通信的將來HAPS示意圖2008_5_1273無線通信的將來高空平臺站(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，有時有一些軍用飛行物但遠高于商用飛機。HAPS通?？蛇x20-23km的高度。每站覆蓋面積S>100萬k㎡,可同時容納幾十萬人窄帶、寬帶通信接入。目前存在的問題：能源電力問題、物理平臺的穩(wěn)定問題、Corona離子推動器的牢靠性問題等2008_5_1274無線通信的將來HAPS系統(tǒng)的優(yōu)點能覆蓋范圍大成本低容量大延遲小建設快、靈敏電波傳播主要在自由空間傳播2008_5_1275無線通信的將來HAPS的技術關鍵容量大、點波束保持平臺穩(wěn)定（最大風速55m/s）能源：太陽能2008_5_1276無線通信的將來飛艇和飛機的比較

飛艇（無人）

飛機（無人）

飛機（有人）尺寸 長150~200m 翼展35~70m 長30m總重量 30噸 1噸 2.5噸能源 太陽＋燃料電池太陽＋燃料電池 燃料飛行時間 5年 6個月 8小時定位（半徑）1km 3km 10km任務載荷 1~2噸 50~300kg 1噸任務功率 10kw 3kw 20kw例 日本、韓國 Helios,HeliPlat HALO 中國、ATG PathfinderPlus LockheedMartin Skystation,ESA2008_5_1277無線通信的將來三種無線通信系統(tǒng)的比較2008_5_1278無線通信的將來HAPS存在的問題全部材料必需重量輕、耐輻射。飛艇防止氦泄漏。動力必需能在55m/s風速下保持飛艇穩(wěn)定飛艇外殼必需有足夠面積采集太陽能，且需儲存部分實力供夜間運用。必需產(chǎn)生和儲存足夠的能量供通信設備用2008_5_1279無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之一SkyStation美國SkyStationInternational公司250個覆蓋全球覆蓋太陽能電池供應動力系統(tǒng)造價：25億美元數(shù)據(jù)率： 固定業(yè)務：上行－2Mb/s，下行－10Mb/s移動業(yè)務：語音－9.6~16kb/s,數(shù)據(jù)384kb/s2008_5_1280無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之二StratSat英國AdvancedTechnologyGroup公司軍民兩用位于平流層，不影響航空通話費比衛(wèi)星通信降低1數(shù)量級太陽能電池： 外殼上部1/4，朝向太陽可保持在1km3范圍內(nèi)2008_5_1281無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之三StratosphericPlatformSystem日本：郵電部、科技廳和Yokosuka無線電探討中心飛艇長200米，半剛性，充氦氣太陽能電池和可再生燃料電池支配用15個飛艇組網(wǎng)為日本供應寬帶廣播業(yè)務2008_5_1282無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之四ARCSystem美國PlatformsWirelessInternational公司設計在低高度：3~10.5km覆蓋范圍：55~225km直徑150萬用戶2008_5_1283無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之五HALO-Proteus美國AngelTechnology公司有人駕駛飛機高空長期工作飛機:8hr輪班(HighAltitudeLongOperation)寬帶無線大城市網(wǎng)，供T1接入、ISDN、高質(zhì)量視頻會議、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2008_5_1284無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之六SkyTowerNASA支持AeroVironment公司研制了一種太陽能無人飛機，稱為Helios。Helios能在18km高空（平流層）連續(xù)飛行6個月以上在Helios上設一通信平臺，稱為SkyTower。平臺和地面用戶與網(wǎng)關相聯(lián)。平臺總吞吐率:10~20Gb/s。用戶傳輸速率：>1.5Mb/s。2000，10成立SkyTower公司， 尋求商業(yè)應用。2008_5_1285無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之六2008_5_1286無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之七PathfinderPlusAeroVironment制造，無人太陽能飛機與SkyTower,NASA和Yokosuka探討中心合作，于2002年6月成功地試驗了世界上第一個數(shù)字高清晰度電視（HDTV）廣播。符合IMT-2000移動視頻電話要求2008_5_1287無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之八AVCSAVCS–AerialVehicleCommunicationsSystem美國GeneralAtomics公司（SanDiego）制造。2008_5_1288無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之九HeliPlat歐盟HeliNet支配平流層太陽能無人飛機平臺飛機翼展70m，在17~20km凹凸速回旋由意大利航天局（PolitecnicodiTorino）牽頭寬帶通信負荷的任務主要由英國York高校擔當有效載荷：100kg可用功率：數(shù)百瓦用途：蜂窩/個人通信、定位、監(jiān)視處于開發(fā)前期2008_5_1289無線通信的將來研發(fā)中的HAPS之九HeliPlat2008_5_1290無線通信的將來研發(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月成功進行了平流層通信的概念性演示，實現(xiàn)了地面 實時觀測、圖像實時 下載、移動多媒體電 視會議及移動因特網(wǎng) 接入等。2008_5_1291無線通信的將來Agenda議程移動通信技術的現(xiàn)狀及趨勢固定接入技術的現(xiàn)狀及趨勢衛(wèi)星通信技術的現(xiàn)狀及趨勢個人區(qū)域通信WPAN技術的現(xiàn)狀和趨勢特定用途無線通信技術的現(xiàn)狀和趨勢無線通信中的新技術6.1軟件無線電技術：SDR6.2智能天線與MIMO6.3協(xié)作通信系統(tǒng)2008_5_1292無線通信的將來6.1軟件無線電技術：SDR

電信學院信通系雷斌Soft+Radio新技術專題報告2008_5_1293無線通信的將來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無線通信的將來Radioinacar2008_5_1295無線通信的將來電子產(chǎn)品設計方法的選擇

DesignAlternativesMicroprocessors假如夠快，確定志向Ideal,iffastenoughGates,MSI,PALs過時、低效、不靈敏Outdated,inefficientinflexibleDedicatedStandardChipSets專用標準芯片便宜CheapASICs功能固定且大量生產(chǎn)Onlyforrock-stable,high-volumedesignsProgrammableLogic適應性強，性能較高Forflexibilityandperformance2008_5_1296無線通信的將來無線設備中的軟件？數(shù)字、網(wǎng)絡化應用：逼生設備軟件成分提高無線網(wǎng)絡設備的協(xié)議分層軟件處理的深化：無線信號的處理SmartRadiosSoftwareDefinedRadios2008_5_1297無線通信的將來TheIdealInformationCompanionONEphoneformanyStandardsONEPDAformanyStandardsONEWLANformanyStandardsONEInformationApplianceSoft+Radio

軟件無線電技術

無線通信技術的第三次變革2008_5_1298無線通信的將來TheUMTSVisionSeamlessend-to-endServiceInternetworkRoamingSatelliteGlobalSuburbanUrbanIn-BuildingPico-CellMicro-CellMacro-CellAudio/visualTerminalsHome-CellSource:ITU2008_5_1299無線通信的將來Soft+Radio

＝軟件無線電技術：無線通信技術的第三次變革2008_5_12100無線通信的將來ApplicationsRolloutJava3G1Q19994Q19994Q20004Q2001WAPlaunchMobileOfficeScheduleManagementWorkflowManagementElectronicConferenceFileSharingMulti-playerGamesMusicm-bankingInformationServicesRadioSMSPictureclipsRouteplanningChatRoomemailGPRSVideoclipsm-stocktradingm-cashVideoWebcamTVConferenceInteractiveTVVisual,HighSpeedIntranetWebaccessPortalLink2008_5_12101無線通信的將來彩信關鍵技術：JPEGImageCompressionSystemDCT/IDCTColor-SpaceConverterRaster

toBlockConverterCompressedImageImageSamplesQuantizationHuffmanEncoderAlsousedindecompressionsystem(*alsoNewLogiCores*)CoreavailableCanbeimplementedinXilinxFPGA2008_5_12102無線通信的將來軟件無線電SDR

SoftwareDefinedRadioVariable

Frequency

OscillatorLocal

Oscillator

(fixed)AntennaBandpass

FilterRFIFBasebandADC/DAC

DSP2008_5_12103無線通信的將來BlockDiagram

SoftwareDefinedRadioLocal

Oscillator

(fixed)AntennaRFIFBasebandDSPADC/DAC2008_5_12104無線通信的將來BlockDiagram

SoftwareRadioAntennaRFIFBasebandDSPADC/DAC2008_5_12105無線通信的將來TheUniversalRadio

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

Multi-Moderadio

Multi-Bandradio

formobilemultimediaplatformsRadiosthatare

flexible

easilyconfigurablebysoftwareRadiosbasedon

virtualcomponents(ie.system-on-a-chip)2008_5_12107無線通信的將來FeatureofSDRReceiversAdaptiveModulation自適應的調(diào)制解調(diào)～FSK,GMSK,QPSK,π／４QPSK,16QAM,etcAdaptiveDataRate自適應數(shù)據(jù)速率～32kbps,42kbps,64kbps,270kbps,384kbps,2Mbps,etcAdaptiveAccessScheme自適應接入方式～TDMA,FDMA,CDMA,SDMA,TDD,FDD,etcWhatisabenefitandkillerapplication?WorldWideTerminal世界通用的終端設備～USA,EU,Aus,Japan,Taiwan,China,India,etc2008_5_12108無線通信的將來軟件無線電的關鍵技術TechnicalIssuesinSDR電調(diào)諧Antenna＋RFAdaptationtoEnvironmentDOA,SpatialProcessingBroadBand,MultiBandCharacteristicsAD和DASampling數(shù)字下變頻高速數(shù)字信號處理SignalProcessing2008_5_12109無線通信的將來ProgrammableDeviceDSP(DigitalSignalProcessor)RISCTypeArchitectureASSP(ApplicationSpecificStandardProducts)FFTProcessorASIC(ApplicationSpecificIC)UserDesignFPGA(FieldProgrammableGateArray)ReconfigurablePLD(ProgrammableLogicDevice)DifferentInternalStructureMP(MicroProcessor)GeneralPurposeProcessor2008_5_12110無線通信的將來SoftwareAntenna2008_5_12111無線通信的將來DSPTrend2008_5_12112無線通信的將來位數(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無線通信的將來感知無線電CognitiveRadio2008_5_12114無線通信的將來CognitiveRadioOverviewWidebandA/D-D/A*WidebandRFConversionProgrammableProcessor(s)SoftwareRadioJ.Mitola:“SoftwareRadio:TechnologyandPrognosis”Proc.,IEEENationalTelesystemsConference1992“SoftwareRadioArchitecture”IEEECommunicationsMagazine,May1995CognitiveRadio,LicentiateThesis,KTH(RoyalInstituteofTechnology),Stockholm4ChannelsModel-BasedReasoningRKRLFramesSpatial&TemporalKnowledge2008_5_12115無線通信的將來SDR與可重構系統(tǒng)GAPDSP

DesignFlowFPGADesignFlow?2008_5_12116無線通信的將來TheNextStep:

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

Co-VerificationFPGA?2008_5_12117無線通信的將來2008_5_12118無線通信的將來SDR與智能天線

SmartAntennasSwitchbeamarrayTrackingbeamarrayThreesectorarray2008_5_12119無線通信的將來智能天線SmartAntennaMacro-diversitySwitched-beamant.AdaptiveBFSectorizationSpatialProcessingApproaches用基帶數(shù)字信號處理為每一信道供應一條賦形的天線放射波束。實現(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，波束賦形時可以克服多徑傳播問題。2008_5_12120無線通信的將來SmartAntennaArrayCoherent-combiningarrayreceiverforaCDMAsystemWEIGHTUPDATEALGORITHMw0w1w2wMSantenna0-p/2PHASELOCKEDLOOPjTc/2WALSHCHIPMATCHEDFILTERDEINTER-LEAVERVITERBIDECODERCRCDETCOMP.xs032.mzmetricsSpatialcombiningdespreadinglongcodeantenna1antenna2antennaM2008_5_12121無線通信的將來軟件無線電的應用個人通信軍事通信電子戰(zhàn)雷達2008_5_12122無線通信的將來CommercialSDRExample

CommunicationsResearchLaboratory,JapanSoftwareDefinedfunctionsPHS,GPS,ETC(ElectronicToll)SimultaneousPHS+ETC,GPS+ETCBuilt1999Designedforin-vehicleoperationGPS,PHS,ETC+AM/FMradioBuilt2001Source:“R&DonRegulatoryIssueofSDR”,H.Harada,SDRForumSep20032008_5_12123無線通信的將來軍用電臺：干擾和抗干擾固定頻點通信柵格干擾跳頻通信2008_5_12124無線通信的將來6.3MIMO2008_5_12125無線通信的將來協(xié)作通信技術2008_5_12126無線通信的將來2008_5_12127無線通信的將來HeterogeneousNetworks不同種類的網(wǎng)絡Seamlessmobilityacrossdiverseoverlaynetworks“vertical”hand-offssoftware“agents”forheterogeneitymanagementIPasthecommondenominatorHigh-tierLow-tierSatelliteHighMobilityLowMobilityWideAreaRegionalAreaLocalArea2008_5_12128無線通信的將來WLAN2008_5_12129無線通信的將來無線自組織網(wǎng)AdHocNetworks2008_5_12130無線通信的將來MobileAdHocNetwork(MANET