《宽带无线通信：现状、机遇与挑战.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宽带无线通信：现状、机遇与挑战.pdf（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1宽带无线通信宽带无线通信宽带无线通信宽带无线通信:现状、机遇与挑战现状、机遇与挑战现状、机遇与挑战现状、机遇与挑战陆陆陆陆 建建建建 华华华华2007200720072007年年年年10101010月月月月15151515日日日日2宽带无线通信：宽带无线通信：宽带无线通信：宽带无线通信：大系统容量、高业务速率支大系统容量、高业务速率支大系统容量、高业务速率支大系统容量、高业务速率支持能力，亟待发展的核心技术领域持能力，亟待发展的核心技术领域持能力，亟待发展的核心技术领域持能力，亟待发展的核心技术领域 世界各国高新技术支柱产业世界各国高新技术支柱产业世界各国高新技术支柱产业世界各国高新技术支柱
2、产业 当前及今后国际学术界及产业界竞争焦点当前及今后国际学术界及产业界竞争焦点当前及今后国际学术界及产业界竞争焦点当前及今后国际学术界及产业界竞争焦点 瓶颈问题突出，发展面临巨大挑战瓶颈问题突出，发展面临巨大挑战瓶颈问题突出，发展面临巨大挑战瓶颈问题突出，发展面临巨大挑战业务需求旺盛，增长迅猛业务需求旺盛，增长迅猛业务需求旺盛，增长迅猛业务需求旺盛，增长迅猛频谱资源受限，形成瓶颈频谱资源受限，形成瓶颈频谱资源受限，形成瓶颈频谱资源受限，形成瓶颈3内容提要：内容提要：内容提要：内容提要：一、现状与趋势一、现状与趋势一、现状与趋势一、现状与趋势二、问题与挑战二、问题与挑战二、问题与挑战二、问题与挑
3、战三、出路与机遇三、出路与机遇三、出路与机遇三、出路与机遇四、小四、小四、小四、小 结结结结41/8-1/91.22亿10亿Internet用户1/513亿65亿人口1/3.33.6亿12亿固定用户1/54亿20亿移动用户1/8-1/91.22亿10亿Internet用户1/513亿65亿人口1/3.33.6亿12亿固定用户1/54亿20亿移动用户中国中国中国中国/世界世界世界世界中国中国中国中国全球全球全球全球2006200620062006年年年年Q1Q1Q1Q1用户量增长迅速用户量增长迅速用户量增长迅速用户量增长迅速5业务发展迅猛业务发展迅猛业务发展迅猛业务发展迅猛（2006200620
4、062006中国移动市场发展研究报告）中国移动市场发展研究报告）中国移动市场发展研究报告）中国移动市场发展研究报告）数据业务以每数据业务以每数据业务以每数据业务以每6 6 6 6-7 7 7 7年增加年增加年增加年增加100100100100倍的速度快速发展倍的速度快速发展倍的速度快速发展倍的速度快速发展199019901995199520002000200520052010201020152015移动移动移动移动接入接入接入接入9.6kbit/sGSM28.8kbit/sHSCSD40kbit/s384kbit/s384kbit/sGPRSEDGEW-CDMAW-CDMA HSDPAOFDM
5、?2Mbit/s 10Mbit/s50Mbit/s11Mbit/s802.11b 802.11g54Mbit/s70Mbit/sWiMAX802.16（邬（邬（邬（邬 05.1105.11）无线通信速率每十年提高约无线通信速率每十年提高约10倍倍6E3GGSMUS-TDMAGPRSWCDMAcdmaOnecdma2000-1X1XEV-DV1XEV-DO10101010 s of kb/s(2G)s of kb/s(2G)s of kb/s(2G)s of kb/s(2G)100100100100 s of kb/ss of kb/ss of kb/ss of kb/s 2 Mb/s 2 Mb
6、/s 2 Mb/s 2 Mb/s(3G)(3G)(3G)(3G)5 Mb/s 5 Mb/s 5 Mb/s 5 Mb/s 30 Mb/s 30 Mb/s 30 Mb/s 30 Mb/s100100100100-1000Mb/s1000Mb/s1000Mb/s1000Mb/sHSDPAHSUPATD-SCDMAEDGEPDC3GPP3GPP2B3G20102010-20152015LTEAIE20062006-2007200720032003-2005200520062006-2007200720002000-2002200220012001-20032003标准完成标准完成标准完成标准完成 开始
7、商用开始商用开始商用开始商用Specifications completed and become Specifications completed and become commercialcommercial100M10MWiMAX技术日新月异技术日新月异技术日新月异技术日新月异7主要能力指标主要能力指标主要能力指标主要能力指标ITU VISIONITU VISIONITU VISIONITU VISION：第四代移动通信系统（：第四代移动通信系统（：第四代移动通信系统（：第四代移动通信系统（4G4G4G4G）?系统带宽达系统带宽达系统带宽达系统带宽达100 MHz100 MHz100 M
8、Hz100 MHz?热点覆盖区峰值速率热点覆盖区峰值速率热点覆盖区峰值速率热点覆盖区峰值速率1Gbit/s1Gbit/s1Gbit/s1Gbit/s?高速移动广域覆盖区峰值速率高速移动广域覆盖区峰值速率高速移动广域覆盖区峰值速率高速移动广域覆盖区峰值速率100 100 100 100 Mbit/sMbit/sMbit/sMbit/s3GPP3GPP3GPP3GPP-LTELTELTELTE：无线移动网络的长期演进计划：无线移动网络的长期演进计划：无线移动网络的长期演进计划：无线移动网络的长期演进计划峰值峰值峰值峰值 100Mbps 20MHz100Mbps 20MHz100Mbps 20MHz
9、100Mbps 20MHz，8我国国家目标我国国家目标我国国家目标我国国家目标带动我国国民经济增长的重要部分带动我国国民经济增长的重要部分带动我国国民经济增长的重要部分带动我国国民经济增长的重要部分?移动通信用户移动通信用户移动通信用户移动通信用户4.64.64.64.6亿，产业能力年产亿，产业能力年产亿，产业能力年产亿，产业能力年产1 1 1 1亿部手机亿部手机亿部手机亿部手机?带动芯片制造、软件和信息服务等产业发展带动芯片制造、软件和信息服务等产业发展带动芯片制造、软件和信息服务等产业发展带动芯片制造、软件和信息服务等产业发展?移动通信网络已成为国家重要战略基础设施移动通信网络已成为国家重
10、要战略基础设施移动通信网络已成为国家重要战略基础设施移动通信网络已成为国家重要战略基础设施国内少数几个能在整体上取得重大突破的领域之一国内少数几个能在整体上取得重大突破的领域之一国内少数几个能在整体上取得重大突破的领域之一国内少数几个能在整体上取得重大突破的领域之一?从通信产业与市场大国发展成技术创新的强国从通信产业与市场大国发展成技术创新的强国从通信产业与市场大国发展成技术创新的强国从通信产业与市场大国发展成技术创新的强国国家科技中长期规划中国家科技中长期规划中国家科技中长期规划中国家科技中长期规划中16161616个重大专项之一个重大专项之一个重大专项之一个重大专项之一?新一代宽带移动通信
11、网络新一代宽带移动通信网络新一代宽带移动通信网络新一代宽带移动通信网络9CU1CU2AIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUAIUCUCServerServerServer收发信机收发信机收发信机收发信机实验网络实验网络实验网络实验网络B3GB3GB3GB3G-FuTUREFuTUREFuTUREFuTURE计划技术成果计划技术成果计划技术成果计划技术成果FuTUREFuTURE计划计划计划计划10国家无线电管委会国家无线电管委会移动业务移动业务移动业务移动业务定位、导航等其他业务定位、导航等其他
12、业务定位、导航等其他业务定位、导航等其他业务发展面临的瓶颈问题发展面临的瓶颈问题发展面临的瓶颈问题发展面临的瓶颈问题?现有技术不能有效支持新业务发展需求现有技术不能有效支持新业务发展需求?频谱资源短缺，与业务增长需求矛盾日益突出频谱资源短缺，与业务增长需求矛盾日益突出11频谱资源利用率能否大幅度提高？频谱资源利用率能否大幅度提高？频谱资源利用率能否大幅度提高？频谱资源利用率能否大幅度提高？什么技术体制是最优的？什么技术体制是最优的？什么技术体制是最优的？什么技术体制是最优的？什么服务模式是最有效的？什么服务模式是最有效的？什么服务模式是最有效的？什么服务模式是最有效的？关键理论问题关键理论问题
13、关键理论问题关键理论问题开展基础研究迫在眉睫开展基础研究迫在眉睫开展基础研究迫在眉睫开展基础研究迫在眉睫理论滞后技术，制约发展理论滞后技术，制约发展理论滞后技术，制约发展理论滞后技术，制约发展12传统方法传统方法发展趋势发展趋势认知无线电认知无线电跨层优化跨层优化协作共享协作共享固定分配固定分配局部优化局部优化简单共享简单共享理论问题理论问题组织运用理论组织运用理论高效传输方法高效传输方法优化共享机理优化共享机理13频谱资源利用有效性模型频谱资源利用有效性模型频谱资源利用有效性模型频谱资源利用有效性模型有效性有效性有效性有效性:传输效率传输效率传输效率传输效率用户容量用户容量用户容量用户容量时
14、间时间、频率频率、空间空间语音语音、图像图像、视频视频、数据数据资源资源资源资源复杂电磁环境复杂电磁环境复杂电磁环境复杂电磁环境业务业务业务业务技术方法技术方法技术方法技术方法挑战：提高频谱利用率挑战：提高频谱利用率挑战：提高频谱利用率挑战：提高频谱利用率14信道特性信道特性信道特性信道特性移动信道的接收信号移动信道的接收信号移动信道的接收信号移动信道的接收信号强度随时间变化强度随时间变化强度随时间变化强度随时间变化（v=5 km/h)v=5 km/h)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-20-15-10-505Time(s)Amplitude(dB)The simul
15、ation in case of velocity=5时变信道特性时变信道特性时变信道特性时变信道特性15业务颗粒度业务颗粒度业务颗粒度业务颗粒度多媒体信源（多媒体信源（多媒体信源（多媒体信源（MPEG4)MPEG4)的比特率随时间变化的比特率随时间变化的比特率随时间变化的比特率随时间变化业务时变特性业务时变特性业务时变特性业务时变特性16频谱资源利用有效性模型频谱资源利用有效性模型频谱资源利用有效性模型频谱资源利用有效性模型数学模型表述数学模型表述数学模型表述数学模型表述有效性有效性有效性有效性:传输效率传输效率传输效率传输效率用户容量用户容量用户容量用户容量时间时间、频率频率、空间空间语音
16、语音、图像图像、视频视频、数据数据复杂电磁环境复杂电磁环境复杂电磁环境复杂电磁环境业务业务业务业务技术方法技术方法技术方法技术方法123RN资源资源资源资源17目标：最大化资源利用有效性目标：最大化资源利用有效性123,max ,R N 数学模型表述数学模型表述数学模型表述数学模型表述传输效率传输效率传输效率传输效率RN用户容量用户容量用户容量用户容量1资源约束资源约束资源约束资源约束:频率、时间、空间、功率等频率、时间、空间、功率等频率、时间、空间、功率等频率、时间、空间、功率等23业务特性：业务数、业务速率、质量因子业务特性：业务数、业务速率、质量因子业务特性：业务数、业务速率、质量因子业
17、务特性：业务数、业务速率、质量因子环境特性：衰落、时延、多普勒、电磁环境因子环境特性：衰落、时延、多普勒、电磁环境因子环境特性：衰落、时延、多普勒、电磁环境因子环境特性：衰落、时延、多普勒、电磁环境因子2/bits s Hz w km18边界效应边界效应边界效应边界效应现象现象现象现象多天线（多天线（多天线（多天线（MIMOMIMOMIMOMIMO）：）：）：）：实际应用环境限制及信道自适应实际应用环境限制及信道自适应实际应用环境限制及信道自适应实际应用环境限制及信道自适应开销，其容量提升的空间也有限开销，其容量提升的空间也有限开销，其容量提升的空间也有限开销，其容量提升的空间也有限信道编码：
18、信道编码：信道编码：信道编码：LDPCLDPCLDPCLDPC距距距距ShannonShannonShannonShannon信道容量极限仅信道容量极限仅信道容量极限仅信道容量极限仅0.0045dB0.0045dB0.0045dB0.0045dB高阶调制：高阶调制：高阶调制：高阶调制：（16QAM16QAM16QAM16QAM、64QAM64QAM64QAM64QAM）高的频谱效率却受制）高的频谱效率却受制）高的频谱效率却受制）高的频谱效率却受制于功率效率于功率效率于功率效率于功率效率资源调度：资源调度：资源调度：资源调度：针对多媒体业务的优化调度将成为难解针对多媒体业务的优化调度将成为难解针
19、对多媒体业务的优化调度将成为难解针对多媒体业务的优化调度将成为难解问题，构成具有时间约束的问题，构成具有时间约束的问题，构成具有时间约束的问题，构成具有时间约束的“边界效应边界效应边界效应边界效应”19出路在哪里？出路在哪里？出路在哪里？出路在哪里？语音、数据、短信息、视频静止图像、语音、数据、短信息、视频静止图像、WEB、等等、等等多种业务多种业务需要面对多维优化处理问题多维优化处理最有效的方法：需要面对多维优化处理问题多维优化处理最有效的方法：空间、时间、频率、功率信号（正交码）、等等空间、时间、频率、功率信号（正交码）、等等多种资源多种资源协同优化协同优化20协同与优化协同与优化协同与优
20、化协同与优化X X X X域域域域Y Y Y Y域域域域XYXYXYXY域域域域联合优化联合优化联合优化联合优化优化优化优化优化协同协同协同协同X X X X域域域域Y Y Y Y域域域域Y Y Y Y域域域域优化优化优化优化X X X X域域域域优化优化优化优化XYXYXYXY域协同域协同域协同域协同21协同方式协同方式天线协同：系统协同：天线极化天线协同：系统协同：天线极化MIMO认知无线电认知无线电Nature,2001.1N N 个个个个N N 个个个个可参与协同的资源可参与协同的资源时间、空间、功率、频率、极化方向等时间、空间、功率、频率、极化方向等Alamouti,IEEE JSA
21、C98IEEE 802.22N=天线数 极化数 频带数=天线数 极化数 频带数 22举例举例举例举例-高阶高阶高阶高阶LDPCLDPC051015202510-510-410-310-210-1100Eb/N0(dB)BER 16LDPC-AWGN2LDPC-AWGN16LDPC-独立衰落信道2LDPC-独立衰落信道编码、调制协同仿真结果编码、调制协同仿真结果协同编码调制可提高协同编码调制可提高协同编码调制可提高协同编码调制可提高3dB3dB3dB3dB功率效率功率效率功率效率功率效率23 为什么需要为什么需要为什么需要为什么需要UWBUWBUWBUWB？建立以个人为中心的、提供大容量多媒体业
22、务的无线网络建立以个人为中心的、提供大容量多媒体业务的无线网络建立以个人为中心的、提供大容量多媒体业务的无线网络建立以个人为中心的、提供大容量多媒体业务的无线网络 WLANWLANWLANWLAN的功耗和成本不适于个人低成本终端的功耗和成本不适于个人低成本终端的功耗和成本不适于个人低成本终端的功耗和成本不适于个人低成本终端 蓝牙的低速率不适于大容量视频数据传输蓝牙的低速率不适于大容量视频数据传输蓝牙的低速率不适于大容量视频数据传输蓝牙的低速率不适于大容量视频数据传输 UWBUWBUWBUWB的优势：的优势：的优势：的优势：低电磁辐射低电磁辐射低电磁辐射低电磁辐射 频带共享：与现有窄带系统共存频
23、带共享：与现有窄带系统共存频带共享：与现有窄带系统共存频带共享：与现有窄带系统共存 低成本：不使用载波，射频简单低成本：不使用载波，射频简单低成本：不使用载波，射频简单低成本：不使用载波，射频简单 低功耗：电池寿命低功耗：电池寿命低功耗：电池寿命低功耗：电池寿命优于传统无线设备优于传统无线设备优于传统无线设备优于传统无线设备 高传输速率高传输速率高传输速率高传输速率 兼备定位能力兼备定位能力兼备定位能力兼备定位能力机遇：机遇：机遇：机遇：UWBUWB24UWBUWB应用前景应用前景应用前景应用前景UWBUWBUWBUWB技术的市场定位技术的市场定位技术的市场定位技术的市场定位 甚高速甚高速甚高
24、速甚高速WPANWPANWPANWPAN（100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps以上）：以上）：以上）：以上）：标准陷入僵局，竞争最为激烈，参与厂家实力雄厚标准陷入僵局，竞争最为激烈，参与厂家实力雄厚标准陷入僵局，竞争最为激烈，参与厂家实力雄厚标准陷入僵局，竞争最为激烈，参与厂家实力雄厚 取胜更在于工艺水平，而非设计取胜更在于工艺水平，而非设计取胜更在于工艺水平，而非设计取胜更在于工艺水平，而非设计 中高速中高速中高速中高速WPANWPANWPANWPAN（20202020-100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps）：）：）：）：技术可行性更高，有利于快速形成
25、产品技术可行性更高，有利于快速形成产品技术可行性更高，有利于快速形成产品技术可行性更高，有利于快速形成产品 成本体积有较高要求，能与成本体积有较高要求，能与成本体积有较高要求，能与成本体积有较高要求，能与WLANWLANWLANWLAN竞争竞争竞争竞争 低速远距离通信（低速远距离通信（低速远距离通信（低速远距离通信（20Mbps20Mbps20Mbps20Mbps以下）：以下）：以下）：以下）：传统传统传统传统IRIRIRIR方式方式方式方式 特种应用（隔墙成像等）特种应用（隔墙成像等）特种应用（隔墙成像等）特种应用（隔墙成像等）25IEEE 802.15IEEE 802.15WPANWPAN
26、TG1TG1WPAN WPAN BluetoothBluetoothTG2TG2共存共存共存共存TG3TG3高速高速高速高速（20Mbps+20Mbps+）WPANWPANTG4TG4低速低速低速低速WPANWPANTG3aTG3a甚高速甚高速甚高速甚高速（110110480Mbps480Mbps）UWBUWB分歧围绕分歧围绕分歧围绕分歧围绕TG3aTG3aTG3aTG3aUWBUWB标准与实现标准与实现标准与实现标准与实现26UWBUWBUWBUWB主要技术研究主要技术研究主要技术研究主要技术研究超宽带信号设计及传输特性研究超宽带信号设计及传输特性研究超宽带信号设计及传输特性研究超宽带信号设
27、计及传输特性研究?信号波形和频谱的控制方法信号波形和频谱的控制方法信号波形和频谱的控制方法信号波形和频谱的控制方法?超宽频谱信号的传输信道模型：多径及群时延特性超宽频谱信号的传输信道模型：多径及群时延特性超宽频谱信号的传输信道模型：多径及群时延特性超宽频谱信号的传输信道模型：多径及群时延特性超宽带接收机结构研究超宽带接收机结构研究超宽带接收机结构研究超宽带接收机结构研究?不同的超宽带无线技术实现方案不同的超宽带无线技术实现方案不同的超宽带无线技术实现方案不同的超宽带无线技术实现方案?针对低信噪比条件下的信号检测与接收算法针对低信噪比条件下的信号检测与接收算法针对低信噪比条件下的信号检测与接收算
28、法针对低信噪比条件下的信号检测与接收算法低成本低功耗超宽带电路硬件实现低成本低功耗超宽带电路硬件实现低成本低功耗超宽带电路硬件实现低成本低功耗超宽带电路硬件实现?超宽带低功耗射频电路实现超宽带低功耗射频电路实现超宽带低功耗射频电路实现超宽带低功耗射频电路实现?高速低功耗高速低功耗高速低功耗高速低功耗ADCADC电路实现电路实现电路实现电路实现?多频点频率综合器电路实现（多频点频率综合器电路实现（多频点频率综合器电路实现（多频点频率综合器电路实现（MBMB-OFDMOFDM）?高速调制解调及编解码电路：高速调制解调及编解码电路：高速调制解调及编解码电路：高速调制解调及编解码电路：FFTFFT，R
29、AKERAKE接收和接收和接收和接收和LDPCLDPC27UWBUWBUWBUWB芯片实现中的问题芯片实现中的问题芯片实现中的问题芯片实现中的问题成本过高影响技术的推广成本过高影响技术的推广成本过高影响技术的推广成本过高影响技术的推广?高速并行高速并行高速并行高速并行ADCADC：占用较大的面积：占用较大的面积：占用较大的面积：占用较大的面积?FFTFFT数据精度高：运算面积复杂度提高很快数据精度高：运算面积复杂度提高很快数据精度高：运算面积复杂度提高很快数据精度高：运算面积复杂度提高很快?RakeRake接收：对多径的分辨能力提高会增加芯片面积接收：对多径的分辨能力提高会增加芯片面积接收：对
30、多径的分辨能力提高会增加芯片面积接收：对多径的分辨能力提高会增加芯片面积高速高速高速高速ADCADC的能耗所占比重很大的能耗所占比重很大的能耗所占比重很大的能耗所占比重很大?WLANWLAN基带电路中，基带电路中，基带电路中，基带电路中，ADCADC功耗占到了功耗占到了功耗占到了功耗占到了50%50%（ISSCC2002ISSCC2002）?流水线结构流水线结构流水线结构流水线结构ADCADC功耗低但采样速率不够，通常用功耗低但采样速率不够，通常用功耗低但采样速率不够，通常用功耗低但采样速率不够，通常用FLASHFLASH结构结构结构结构模拟相关方案对工艺实现更加敏感模拟相关方案对工艺实现更加
31、敏感模拟相关方案对工艺实现更加敏感模拟相关方案对工艺实现更加敏感?模拟延时线的设计模拟延时线的设计模拟延时线的设计模拟延时线的设计?模拟相关和累加电容的工艺失配（模拟相关和累加电容的工艺失配（模拟相关和累加电容的工艺失配（模拟相关和累加电容的工艺失配（MismatchMismatch）UWBUWB芯片研究：从系统级到芯片级综合优化！芯片研究：从系统级到芯片级综合优化！芯片研究：从系统级到芯片级综合优化！芯片研究：从系统级到芯片级综合优化！28技术方案：技术方案：技术方案：技术方案：无载波调制的无载波调制的无载波调制的无载波调制的MBOKMBOKMBOKMBOK-UWBUWBUWBUWB；基带处
32、理与基带处理与基带处理与基带处理与DSSSDSSSDSSSDSSS有许多共通之处有许多共通之处有许多共通之处有许多共通之处:优于优于优于优于DSSS:DSSS:DSSS:DSSS:不需要独立的射频模块；不需要独立的射频模块；不需要独立的射频模块；不需要独立的射频模块；结构简单，成本优势明显；结构简单，成本优势明显；结构简单，成本优势明显；结构简单，成本优势明显；可以单片集成。可以单片集成。可以单片集成。可以单片集成。两种模式两种模式两种模式两种模式:基本模式：净数据速率基本模式：净数据速率基本模式：净数据速率基本模式：净数据速率112112112112，150Mbps150Mbps150Mbp
33、s150Mbps；传输距离传输距离传输距离传输距离 10m10m10m10m可选模式：净数据速率可选模式：净数据速率可选模式：净数据速率可选模式：净数据速率240240240240，320320320320，400Mbps400Mbps400Mbps400Mbps；传输距离传输距离传输距离传输距离 4m4m4m4m清华大学清华大学清华大学清华大学UWBUWB技术技术技术技术29固定的拓扑结构和路由控制固定的拓扑结构和路由控制固定的拓扑结构和路由控制固定的拓扑结构和路由控制?形成多跳的链路：发挥短距离高速优势形成多跳的链路：发挥短距离高速优势形成多跳的链路：发挥短距离高速优势形成多跳的链路：发挥
34、短距离高速优势?通信距离更短因此安全性更好通信距离更短因此安全性更好通信距离更短因此安全性更好通信距离更短因此安全性更好?网络效率更高、功耗更低网络效率更高、功耗更低网络效率更高、功耗更低网络效率更高、功耗更低?部署更简单、成本更低部署更简单、成本更低部署更简单、成本更低部署更简单、成本更低?可靠性要求高，冗余路径可靠性要求高，冗余路径可靠性要求高，冗余路径可靠性要求高，冗余路径?功耗要求相对不高功耗要求相对不高功耗要求相对不高功耗要求相对不高Set-top Box/Broadband GatewayFamilyRoomBedroomsStream 112Relay45Stream 3Stre
35、am 2Stream 1Stream 23Stream 5Stream 4Stream 4RelayBroadcast在固定节点附近，会存在随机接入的在固定节点附近，会存在随机接入的在固定节点附近，会存在随机接入的在固定节点附近，会存在随机接入的移动节点移动节点移动节点移动节点完全固定完全固定完全固定完全固定相对固定相对固定相对固定相对固定UWBUWBMESHMESH应用应用应用应用30UWBUWBUWBUWBMESHMESHMESHMESH技术研究技术研究技术研究技术研究同步问题同步问题同步问题同步问题?网络内各节点实现帧同步网络内各节点实现帧同步网络内各节点实现帧同步网络内各节点实现帧同步
36、?TDMATDMATDMATDMA方式，令牌传递（清华方式，令牌传递（清华方式，令牌传递（清华方式，令牌传递（清华SynMeshSynMeshSynMeshSynMesh协议）协议）协议）协议）带宽调度和信道分配算法带宽调度和信道分配算法带宽调度和信道分配算法带宽调度和信道分配算法?固定的带宽调度分配不能反映短距信道的变化固定的带宽调度分配不能反映短距信道的变化固定的带宽调度分配不能反映短距信道的变化固定的带宽调度分配不能反映短距信道的变化?网络效用的公平性与吞吐量网络效用的公平性与吞吐量网络效用的公平性与吞吐量网络效用的公平性与吞吐量?链路的自适应控制算法链路的自适应控制算法链路的自适应控制
37、算法链路的自适应控制算法路由分配协议路由分配协议路由分配协议路由分配协议?能适应网络拓扑的变化能适应网络拓扑的变化能适应网络拓扑的变化能适应网络拓扑的变化?利用冗余通路提高可靠性利用冗余通路提高可靠性利用冗余通路提高可靠性利用冗余通路提高可靠性31实现通信与广播融合实现通信与广播融合喷泉编码喷泉编码喷泉编码喷泉编码通信技术如何有效支持无线广播应用？通信技术如何有效支持无线广播应用？通信技术如何有效支持无线广播应用？通信技术如何有效支持无线广播应用？?保证大量用户对数据的可靠接收?提供服务质量保障（实时业务）?对信道状况、接入时刻、服务模式异质的用户有很好的支持?传输效率高，设备成本低32无反馈
38、传输-简单纠删方法反复循环发送所有原始数据反复循环发送所有原始数据反复循环发送所有原始数据反复循环发送所有原始数据(carousel)(carousel)(carousel)(carousel)?无需反馈无需反馈无需反馈无需反馈?可保证可靠接收可保证可靠接收可保证可靠接收可保证可靠接收?发端无需作任何包处理发端无需作任何包处理发端无需作任何包处理发端无需作任何包处理?收端完整接收所需时间长收端完整接收所需时间长收端完整接收所需时间长收端完整接收所需时间长?发端存储器效率低下发端存储器效率低下发端存储器效率低下发端存储器效率低下33分组纠删码RS码(Reed Solomon Codes，1960
39、)?最著名的MDS（最大距离可分）码?码率固定，需预估信道删除率，适应性、灵活性不强?块长较短，不能很好抵御长突发错误?编解码复杂度高)(2kO34适合广播应用的高效纠删码喷泉编码喷泉编码(Fountain Codes(Fountain Codes，19981998 2002)2002)?非固定码率编码,更好的灵活性?包长长，可应付突发错误?更低的编解码复杂度?对异质用户的良好支持：不同信道状况、接入时刻、中断续传两种可实用的喷泉编码两种可实用的喷泉编码?LT codes(1998,Luby)：喷泉码的第一个实现范例?Raptor codes(2001,Shokrollahi)：LT code
40、s的改进版35喷泉编码的特点信息被分散在各个编码包内?包的接收顺序可以任意?不需重传，可通过后续包的接收获得丢失的信息付出的代价?解码必要的编码包数比原始包数略有增加?正确解码的概率极高，但不是百分之百可通过设计在开销和性能之间取得良好折衷36喷泉码示意8个原始数据包，10个编码包丢了3个包补收3个后面的包即可任意10个编码包都可恢复出8个原始包37纠删码和喷泉编码传统纠删码传统纠删码传统纠删码传统纠删码(RS(RS(RS(RS码码码码)的缺点的缺点的缺点的缺点?编码单元短，抵抗突发错误能力弱?复杂度高?码率固定喷泉编码的优点喷泉编码的优点喷泉编码的优点喷泉编码的优点?编码单元长，适用于宽带业
41、务的应用，抵抗突发错误能力强?编解码开销低，对处理器要求低，轻量级的基于软件的解决方案?实现灵活性高，可根据实际丢包水平调整参数和选择实现方案38喷泉编码技术的应用2005.2.17.Sirius卫星广播公司签署协议，在后继的产品中使用喷泉编码技术，并期望该技术能融进所有卫星广播公司签署协议，在后继的产品中使用喷泉编码技术，并期望该技术能融进所有Sirius卫星广播公司的接收设备中卫星广播公司的接收设备中2005.6.21.被被3G合作伙伴计划合作伙伴计划(3GPP)选定为选定为3G高速无线网络全球标准的强制组成部分。该技术已出现在第一版高速无线网络全球标准的强制组成部分。该技术已出现在第一版
42、3G蜂窝网络多媒体广播蜂窝网络多媒体广播/多点传送服务多点传送服务(MBMS)的标准中的标准中2005.8.8.全球第一大手机厂商诺基亚与数据喷泉公司就获得后者的前向纠错技术的授权达成协议全球第一大手机厂商诺基亚与数据喷泉公司就获得后者的前向纠错技术的授权达成协议2005.12.8.喷泉编码技术成为喷泉编码技术成为DVB-H的全球标准组成部分，支持无线网络内容传送服务的全球标准组成部分，支持无线网络内容传送服务2006.6.数据喷泉公司宣布已开发出支持包括数据喷泉公司宣布已开发出支持包括IPTV在内的网络流媒体服务的产品在内的网络流媒体服务的产品ToughStream39根据我国铁路中长期发展
43、规划，2020年中国高铁超过10000公里，时速超过300km/h，高速铁路乘客每天超过10万人次。根据我国铁路中长期发展规划，2020年中国高铁超过10000公里，时速超过300km/h，高速铁路乘客每天超过10万人次。我国高速铁路发展迅速我国高速铁路发展迅速高速移动高速移动高速移动高速移动40高速铁路将成为信息孤岛高速铁路将成为信息孤岛高速铁路将成为信息孤岛高速铁路将成为信息孤岛125km/h250km/h10km/h802.20802.22LTE/AIE?已有的移动通信系统GSM、CDMA等支持的移动速度主要在150km/h以内已有的移动通信系统GSM、CDMA等支持的移动速度主要在15
44、0km/h以内（GSM-R虽能支持300（GSM-R虽能支持300km/h以上，但主要支持窄带控制数据传输，还不能支持宽带无线通信以上，但主要支持窄带控制数据传输，还不能支持宽带无线通信）?新一代宽带移动技术支持的移动速度：250km/h新一代宽带移动技术支持的移动速度：300km/h未来宽带无线通信的设计目标：300km/h多载波技术成为未来宽带无线通信的首选多载波技术成为未来宽带无线通信的首选如何在高速移动环境中支持宽带多载波无线通信如何在高速移动环境中支持宽带多载波无线通信核心问题核心问题多普勒频率扩展造成严重的子载波间干扰多普勒频率扩展造成严重的子载波间干扰主要难点主要难点42现有技术
45、存在的问题无法提高SINR多普勒分集可能损失SNR且产生ISI发送窗函数频谱利用率低自干扰消除、部分序列选择映射ICI始终存在多普勒谱估计在消除ICI过程中存在误差频域均衡无法提高SINR多普勒分集可能损失SNR且产生ISI发送窗函数频谱利用率低自干扰消除、部分序列选择映射ICI始终存在多普勒谱估计在消除ICI过程中存在误差频域均衡现有的算法不能很好面向高速铁路的应用需求，突破多普勒扩展造成严重ICI干扰的难点，将有效地支持高速移动环境下的宽带无线通信。面向高速铁路的应用需求，针对实现高速移动环境下宽带无线通信的核心问题，在总结现有算法的基础上，争取提出新的算法，突破多普勒扩展造成严重ICI干
46、扰的难点。43小小小小 结结结结现状：多种并存，走向融合现状：多种并存，走向融合现状：多种并存，走向融合现状：多种并存，走向融合挑战：大幅提高频谱利用率挑战：大幅提高频谱利用率挑战：大幅提高频谱利用率挑战：大幅提高频谱利用率机遇：机遇：机遇：机遇：UWBUWBUWBUWB、喷泉编码、高速移动、喷泉编码、高速移动、喷泉编码、高速移动、喷泉编码、高速移动44思考题思考题思考题思考题宽带无线通信的基础问题是什么？宽带无线通信的基础问题是什么？宽带无线通信的基础问题是什么？宽带无线通信的基础问题是什么？宽带无线通信的技术需求有哪些？宽带无线通信的技术需求有哪些？宽带无线通信的技术需求有哪些？宽带无线通信的技术需求有哪些？宽带无线通信的重大应用在哪里？宽带无线通信的重大应用在哪里？宽带无线通信的重大应用在哪里？宽带无线通信的重大应用在哪里？45谢谢谢谢 谢！谢！谢！谢！