UWB技术和60GHz通信技术课件.ppt

1、UWB技术和技术和60GHz通信技术通信技术1.UWB技术2.60 GHZ无线通信技术UWB技术技术1.UWB技术概述2.UWB的关键技术3.UWB技术的标准化方案4.UWB的系统方案5.UWB的应用UWB技术概述技术概述1.UWB技术的定义FCC对超宽带设备的定义世界其他国家对超宽带的规章制定2.UWB信号的收发3.UWB技术的特点4.UWB的信道传播特征UWB技术的定义pFCC对超宽带设备的定义根据美国FCC的定义，频谱的相对带宽大于或等于20%或绝对带宽大于或等于500MHz都可定义为超宽带。超宽带带宽的界定点为低于最高辐射10dB的两点。设最高和最低侧的边界分别为fH和fL，则相对带宽

2、FBW为 （4.1）并且，最高辐射的频率点位fM必须包含在这段带宽内。FBW=2HLHLffff第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee 其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。Zigbee是一

3、种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量以接力的方式通过无线电波将数据从个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。1.ZigBee简介第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee1）低功耗 在工作模式下，ZigBee技术的传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短。其次，在非工作模式情况下，ZigBee的节点处于休眠状态。设备搜索延迟一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备接入信道时延为15 ms。由于工作时间较短，收

4、发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电。ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右，对于某些占空比（工作时间/（工作时间+休眠时间）小于1%的应用，电池的寿命甚至可以超过十年。相比较蓝牙仅能工作数周，WIFI仅可工作数小时。2.ZigBee特性1第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee2）低成本通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。3）低速率 ZigBe

5、e工作在20250kbps的速率，分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。2.ZigBee特性23第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee4）低距离 传输范围一般介于10100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到13km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。5）短延时 ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要310s、WiFi 需要

6、3 s。2.ZigBee特性45第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee6）高容量 ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使得它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。对于全功能器件，要求它支持所有的49个参数。而对于简化功能器件，在最小配置时只要求他支持38个参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话，可以按3种方式工作，分别是个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话，仅用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络节点最多包括有255个ZigBee网络节点，其中有一个是主

7、控（Master）设备，其余则是从属（Slove）设备。若是通过网络协调器（Network Coordinator），整个网络可以支持超过64000个ZigBee网络节点，再加上各个网络协调器可以相互连接，整个ZigBee的网络节点的数目将是十分可观。2.ZigBee特性6第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee7）高安全 ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能。在数据传输过程中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供了足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级的安全级别，器件可以使用接入控制清单（A

8、CL）来防止非法器件来获取数据，在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据传输过程中，采用AES的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法用户。8）免执照频段 使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国),868MHz(欧洲),2.4GHz(全球)。2.ZigBee特性78第五章5.1ZigBee介绍5.1.1 什么是什么是ZigBee9）数据传输可靠 ZigBee的媒质传入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻发送，发送的每个数据分组都必须等待接收方的确认消息，并进行确认信息回复。

9、若没有得到确认信息的回复就表示发生了冲突，将重传一次。采用这种方法可以提高系统信息传送的可靠性。ZigBee为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时竞争和冲突。同时，ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。2.ZigBee特性9第五章5.1.2 ZigBee的应用1.智能家居5.1ZigBee介绍 家里可能都有很多电器和电子设备，如电灯、电视机、冰箱、洗衣机、电脑、空调等等，可能还有烟雾感应、报警器和摄像头等设备，以前我们最多可能就做到点对点的控制，但如果使用了ZigBee技术，可以把这些电子电器设备都联系起来，组成一个网络，甚至可以通过网

10、关连接到Internet，这样用户就可以方便的在任何地方监控自己家里的情况，并且省却了在家里布线的烦恼。工业控制：工厂环境当中有大量的传感器和控制器，可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控，加强作业管理，降低成本。第五章5.1.2 ZigBee的应用5.1ZigBee介绍智能家居系统中使用zigbee技术的优点和缺点：组网方面。zigbee智能家居系统的主要特点是支持自组网能力强，自恢复能力强。同时zigbee智能家居系统支持多达65000个节点，扩展能力超强。但在实际的居家环境中，一个别墅的所有控制设备也不会超过200个。因此，综合来看组网能力上，zigbee智能家居系统算是优

11、点。价格方面。智能家居产品在国内不普及的一个重要因素就是价格，以往总线智能家居系统动辄几十万的费用，可不是普通消费者能够承受的起的。目前国际一线厂家的ZIGBEE芯片成本均在12元人民币左右，再加上其他外围器件和相关2.4G射频器件，一款智能家居产品的原始成本就要几十元人民币。所以综合来看，其成本应该是缺点。稳定性方面。目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.4G频率，受限于频段物理限制，其信号干扰程度极为严重，衍射能力弱，穿墙能力也弱。实际环境中，一堵墙，一扇门也会让信号大打折扣。容易造成不稳定，影响用户体验。UWB技术的定义图4.1 信号带宽计算示意图UWB技术的定义工作频率范围

12、为3.110.6GHz平均辐射功率限制频率范围（MHz）平均EIRP(dBm/MHz)（室内/掌上）9601610-75.3/-75.316101900-53.3/-63.319003100-51.3/-61.3310010600-41.3/-41.3超过10 600-51.3/-61.3带内的峰值辐射功率大于平均辐射功率60dB最高等待传输时间10s表4.1 FCC对室内和掌上UW系统的要求UWB技术概述技术概述1.UWB技术的定义FCC对超宽带设备的定义世界其他国家对超宽带的规章制定2.UWB信号的收发3.UWB技术的特点4.UWB的信道传播特征其他国家对超宽带的规章制定p在欧洲.欧洲电信

13、联盟（CEPT）的电子通信协会（ECC）UWB带宽的单个带宽中辐射限值定义分别是3.14.8GHz及68.5GHz。高频带中的辐射限值是-41.3dBm/MHz。为了保证在低带宽段和其他的系统共存，ECC的报告包括了DAA（Detect And Avoid）要求，这是一项干扰抑制技术。当DAA保护机制存在时，3.14.2GHz的辐射限值是-41.3dBm/MHz。否则，该频段的辐射限值应低于-70dBm/MHz。在4.24.8GHz频段范围内，直到2010年才给出规定辐射限值，为-41.3dBm/MHz。其他国家对超宽带的规章制定p在日本 内部事务和通信部（MIC）提案的UWB也分成了两个频段

14、，但是低频段为3.44.8GHz，高频段为7.2510.25GHz。低频段也同样要求DAA保护。p在韩国 电子和电信研究协会（ETRI）提供辐射限值，该辐射限值要比FCC的规定限值更宽泛。相比其他国家，新加坡对超宽带持保留态度。其他国家对超宽带的规章制定p在中国 2001年9月初发布的“十五”863计划通信技术主题研究项目中，把超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容。2005年11月由中国电子学会和中国通信学会联合主办的“全国超宽带无线通信技术学术会议（UWB-05，CHINA）”在南京召开。目前，东南大学、中科院研究所等实现了多种UWB的通信方案，但

15、国内还没有成立专门制定超宽带技术规范的机构。UWB技术概述技术概述1.UWB技术的定义2.UWB信号的收发3.UWB技术的特点4.UWB的信道传播特征UWB信号的收发4.2 UWB收发设备框图（发射机）UWB信号的收发4.2 UWB收发设备框图（接收机）UWB技术概述技术概述1.UWB技术的定义2.UWB信号的收发3.UWB技术的特点传输速率高，空间容量大适合短距离通信具有良好的共存性和保密性多径分辨能力强，定位精度高体积小、功耗低系统结构的实现比较简单4.UWB的信道传播特征UWB技术的特点表4.2 窄带、宽带、超宽带的区别信号带宽信号带宽/中心频率中心频率窄带窄带1%宽带宽带1%25%超宽

16、带（超宽带（UWB）25%且中心频率且中心频率500HzUWB技术的特点表4.3 UWB技术主要指标频率范围频率范围3.110.6GHz系统功耗系统功耗14mW脉冲宽度脉冲宽度0.21.5ns发射功率发射功率-41.3dB/MHz数据传输速率数据传输速率几十到几百兆位每秒几十到几百兆位每秒分解多径时延分解多径时延1ns多径衰落多径衰落5dB系统容量系统容量大大高于大大高于3G系统系统空间容量空间容量1000KB/m2UWB技术的特点1.传输速率高，空间容量大2.适合短距离通信3.具有良好的共存性和保密性4.多径分辨能力强，定位精度高5.体积小、功耗低6.系统结构的实现比较简单UWB技术概述技术

17、概述1.UWB技术的定义2.UWB信号的收发3.UWB技术的特点4.UWB的信道传播特征UWB的信道传播特征pUWB具有很强的室内多径分辨能力：试验数据表明室内通信信道中多径时延常为纳秒级，窄带无线通信系统无法对如此小的时延进行分辨，室内UWB通信系统采用时间宽度为纳秒级的时间离散窄脉冲进行传输，经多径反射的延时信号与直达信号在时间上是可以分离的，具有强抗多径衰落能力。p主要信道模型演变有：-K模型、STDL模型、频域AR-Model模型、频域AR-Model模型、修正S-V模型等。UWB的信道传播特征信 道 参 数传 播 环 境UWB信道窄 带 信 道均方根时延扩展（ns）LOS412101

18、00均方根时延扩展（ns）NLOS819200衰落分布LOSNakagami、对数正态等分布莱斯分布衰落分布NLOSNakagami、对数正态等分布瑞利分布路径损耗指数（dB）LOS1.5213路径损耗指数（dB）NLOS2.442.16阴影衰落标准差（dB）LOS1.12.136阴影衰落标准差（dB）NLOS25.9612衰落范围（dB）525表4.4 典型UWB信道与传统窄带信道参数比较UWB技术技术1.UWB技术概述2.UWB的关键技术信号波形及其频谱控制方法适合UWB的高效调制技术UWB多址技术超宽带传输信道模型超宽带天线设计组网技术低成本、低功耗超宽带集成电路（IC）实现电磁干扰研究

19、快速同步技术UWB的关键技术信号波形及其频谱控制方法p高斯函数的二阶导函数成形技术脉冲产生器最容易产生的脉冲波形其实是类似于高斯函数波形。最常用的 UWB 脉冲信号模型主要是高斯函数的二阶导函数。22ccauau()=1 4exp2tTtTp tATT-（）-（）（4.4）UWB的关键技术图4.3 高斯二阶导函数脉冲仿真波形及功率谱密度UWB的关键技术p基于载波调制的成形技术有载波的成形脉冲可表示为式中，p(t)为持续时间为TP的基带脉冲；fc为载波频率，即信号中心频率。若基带脉冲p(t)的频谱为P(f)，则最终成形脉冲的频谱为:（4.5）（4.6）UWB的关键技术p基于载波调制的成形技术w(

20、t)有载波的修正余弦脉冲图4.4 有载波修正余弦脉冲UWB的关键技术pHermite正交脉冲成形技术对正交Hermite脉冲用高频载波搬移频谱，调制后的归一化正交Hermite脉冲p(t)表达式为 c1()sin(2)2nrp th tf tn！（4.7）为了保证满足FCC要求、频谱利用率最高、正交特性良好，各脉宽因子tp统一由最高阶脉冲的脉宽因子tpn而定，即tp=pn，而最高阶的脉宽因子tpn应使该脉冲满足FCC要求，且频带利用率最高。UWB的关键技术pPSWF正交脉冲成形技术利用PSWF脉冲的双正交特性，CDMA系统实现了码片波形设计；利用PSWF脉冲频谱灵活可控的优点，超宽带系统实现了

21、脉冲波形设计，认知无线电系统实现了自适应波形设计。p在超宽带系统中，对脉冲的选择是至关重要的，它将影响滤波器的设计、接收机带宽、天线设计、误码性能等。事实上，产生非正弦脉冲要比产生脉冲调制正弦波更容易、更经济。UWB的关键技术适合UWB的高效调制技术p脉冲位置调制p脉冲幅度调制p波形调制p正交多载波调制UWB多址技术p跳时多址p直扩-码分多址p跳频多址pPWDMAUWB的关键技术超宽带传输信道模型p在基于脉冲的UWB系统中，采用瑞克接收机合并多径信号能量并进行相干检测，信道估计问题即估计多径信号的到达时间和幅度。在基于OFDM的UWB系统中，接收机根据信道频域响应，对每个子信道进行频域均衡后进

22、行相干检测，信道估计问题即估计信道频域响应。超宽带天线设计pUWB天线设计需要考虑两点：一是由于UWB终端的小型化、移动性，UWB天线要求尺寸小，便于封装；二是UWB天线要求比窄带天线更大的信号带宽及更严格的线性要求。UWB的关键技术组网技术p前针对UWB网络的MAC协议有三种方案：一是直接利用已有的IEEE 802.15.3的媒体接入控制协议；二是在现有协议基础上依据超宽带系统的特点进行补充改进；三是开发全新的无线媒体接入控制协议。低成本、低功耗超宽带集成电路（IC）实现p由于UWB系统具有极大的带宽，为了满足抽样定理，需要非常高速的ADC（模数转换）及DSP（数字信号处理）芯片UWB的关键

23、技术电磁干扰研究快速同步技术p由于UWB使用极短脉冲及非常低的功率，时间捕获与同步一直以来都是一个难点，而UWB发射接收机对同步的要求很高，为了达到准确同步，一般要花费很长的捕获时间。UWB技术技术1.UWB技术概述2.UWB的关键技术3.UWB技术的标准化方案4.UWB的系统方案5.UWB的应用UWB技术的标准化方案DS-UWB方案UWB技术的标准化方案MB-OFDM-UWB方案UWB技术的标准化方案MB-OFDM-UWB方案p与802.15.3a不同，802.15.4a旨在研发一种低速的WPAN技术，主要技术要求包括：（1）低复杂度、低成本、低能耗；（2）精确定位（精度为几十厘米）；（3）

24、通信距离在30米左右（可延伸）；（4）可靠性和移动性优于802.15.4；（5）低速率（单链路）1Kb/s，高速率（总速率）1Mb/s。UWB技术的标准化方案我国UWB标准化工作p目前，我国的UWB标准化工作尚未有定论，可根据自身的特点，积极参与UWB标准的研究与制定。目前UWB国际标准悬而未决的现状也为技术创新与新标准的提出提供了空间和时间。我国应该积极参与三种主流UWB标准的制定、修改和评估，为我国选择一种适宜的、更有利于中国UWB产业发展的技术，和广大的国内生产厂商一起，推进我国UWB技术的标准化工作。UWB技术技术1.UWB技术概述2.UWB的关键技术3.UWB技术的标准化方案4.UW

25、B的系统方案5.UWB的应用UWB的系统方案p目前已有的系统方案可以分为单频带和多频带两种体制UWB的系统方案单频带系统图4.10 单带脉冲UWB系统信号示意图p 在单频带系统中，调制方式可以采用脉位调制（PPM）、脉幅调制（PAM），多址方式采用跳时多址（THMA）、直扩-码分多址（DS-CDMA）。UWB的系统方案多频带系统UWB的系统方案多频带系统UWB技术技术1.UWB技术概述2.UWB的关键技术3.UWB技术的标准化方案4.UWB的系统方案5.UWB的应用UWB的应用1短距离（10m以内）高速无线多媒体智能局域网和个域网图4.13 UWB在无线网络覆盖中的应用定位UWB的应用1短距离

26、（10m以内）高速无线多媒体智能局域网和个域网图4.14 三种UWB典型无线通信应用场景UWB的应用2智能交通系统图4.15 UWB 智能交通通信系统示意图UWB的应用3UWB定位技术的应用p目前已经有了一些在智能制造、物流、司法管理、隧道等的UWB的系统方案，主要用于解决汽车装配、电力电厂、石油化工、仓库仓储、物流运输、厂内供应链、监狱、看守所、办案中心、法院检察院、公路隧道、铁路隧道、地下管廊、智能楼宇、数字机房、智慧养老、自动驾驶的定位和智能管控。UWB的应用4工程探测p脉冲超宽带技术由于使用纳秒级脉冲信号，其空间分辨率极高，通常远小于目标尺寸。高的空间分辨率和宽频谱的结合使得超宽带具有

27、精确的目标识别能力，能够获得复杂目标的细微特征，利用超宽带技术可以构成穿墙和探地成像系统和动态感应雷达。UWB的应用5救援和安全等领域pUWB技术在军用方面主要用于UWB 雷达、UWB 低干扰、低检测（LPI/D）无线内部通信系统（预警机、舰船等）、战术手持和网络的 LPI/D 电台、警戒雷达、探测地雷、检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体。6.UWB 技术的军事应用p在军用方面主要用于如下领域，如 UWB 雷达、UWB 低干扰、低检测(LPI/D)无线内部通讯系统(预警机、舰船等)、战术手持和网络的 LPI/D 电台、警戒雷达、探测地雷、检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体。UWB的

28、应用7.UWB在无线助听器中的应用示例UWB的应用8.UWB室内无线通信应用举例参数设置参数设置CaseA:LOS(04m)CaseB:NLOS(04m)CaseC:NLOS(410m)CaseD:极性极性NLOS多径信道多径信道L L（1/1/ns）0.02330.40.06670.0667l l（1/1/ns）2.50.52.12.1G G7.15.514.0024.00g g4.36.77.912s s1 1（dB）3.39413.39413.39413.3941s s2 2（dB）3.39413.39413.39413.3941s sx（dB）3333表表4.5 IEEE给出的不同环境

29、下给出的不同环境下S-V/IEEE 802.15.3a信道模型各参数的参考值信道模型各参数的参考值UWB的应用8.UWB室内无线通信应用举例UWB的应用8.UWB室内无线通信应用举例60GHz通信技术通信技术1.60GHz无线通信技术概况2.60GHz无线通信的标准化3.60GHz无线通信关键技术研究4.60GHz无线通信的应用60GHz无线通信技术概况1.60GHz的定义p2003年7月，IEEE 802.15.3工作组为无线局域网（WLAN）和无线个人局域网（WPAN）开放了60GHz附近的7GHz的频谱带宽作为无执照许可（ISM）的频带。国家或地区国家或地区频谱范围（频谱范围（GHz）欧

30、洲和日本欧洲和日本5966北美和韩国北美和韩国5764澳大利亚澳大利亚59.462.9中国中国5964表4.6 各国和地区60GHz附近的免许可连续频谱60GHz无线通信技术概况2.60GHz的特点和优势60GHz的特点p定向发射和接收p多跳中继p空间复用p单载波调制与OFDM60GHz无线通信技术概况60GHz的特点和优势p抗干扰性强与安全性高材材 料料衰减（衰减（dB/cm）干燥墙体干燥墙体2.5办公室白板办公室白板5.1光滑玻璃光滑玻璃11.2金属网格加固的玻璃金属网格加固的玻璃31.9表4.7 障碍物对60GHz的穿透损耗60GHz无线通信技术概况60GHz的特点和优势p高传输速率及大

31、系统容量 可获得的频谱/GHz信道带宽/MHz有效发射功率/mW最大可能的传输速率/Mb/s60GHz72 5008 00025 000UWB1.55200.480802.11n0.66401601 100国家和地区免许可的频谱范围（GHz）等效全向辐射功率(EIRP)美国和加拿大7GHz（5764）40dBm（ave），43dBm（max）澳大利亚3.5GHz（59.462.9）150mW日本7GHz（5966）57dBm（max）欧洲9GHz（5766）57dBm（max）表4.10 欧、美、日等国家和地区的60GHz频谱分配表表4.9 60GHz波段无线通信与UWB、802.11n比较6

32、0GHz无线通信技术概况60GHz的特点和优势p具有国际通用性和免许可特性。欧美等国家和地区纷纷在5766GHz之间划分了不同带宽的连续的频谱资源，且最为重要的是这些频谱资源是免许可的，最宽的频谱能达到9GHz。各国分配的频谱都使用了59.462.9GHz，这样在国际通用性上，60GHz无线通信产品会有较大优势。其中最为重要的是，60GHz频谱资源是免费的，大大降低了成本。正因为这些经济上的巨大优势，众多公司和研发团体开始了对60GHz微波通信的研究。60GHz无线通信技术概况60GHz的特点和优势p小尺寸天线与可集成化电路。信号波长越短，天线增益越大。同样增益条件下，相对于4GHz频段的天线

33、尺寸，60GHz频段的天线尺寸只有其1/225。波长越短，其增益会变大，这正好弥补了传播过程中的巨大损耗。天线小型化的同时，其关键模块电路也向小型化的方向发展。由天线知识可知：24GAl 式中，G代表增益，A代表天线面积，l代表信号波长。（4.19）60GHz通信技术通信技术1.60GHz无线通信技术概况2.60GHz无线通信的标准化3.60GHz无线通信关键技术研究4.60GHz无线通信的应用60GHz无线通信的标准化p学术界、工业界和标准化组织已经投入人力精力研究60GHz无线通信技术及标准。在60GHz短距离无线通信系统标准化过程中，先后出现了IEEE 802.15.3c标准、IEEE

34、802.11 ad标准和ECMA 387标准三种国际标准。标标准准标标号号标准化组织标准化组织应应用用范范围围主导的企业主导的企业物物理理层层媒体访问控制层（媒体访问控制层（MAC）ECMA-387（等同于（等同于ISO/IEC131562009）欧洲计算机欧洲计算机产 业 协 会产 业 协 会（ECMA）、）、ISO/IEC无线个域网（无线个域网（10m以内）分以内）分3类设备。类设备。A类：提供类：提供10m范围内（视距范围内（视距/非视距环境）视频流和其他非视距环境）视频流和其他WPAN应用。应用。B类：提供类：提供13m范围内点对范围内点对点视频和数据应用。点视频和数据应用。C类：只支

35、持类：只支持lm视距范围内点视距范围内点对点数据通信对点数据通信物理层分为物理层分为3类设备，可相类设备，可相互通信。互通信。A类支持单载波和类支持单载波和OFDM两种模式。两种模式。B类多种调制方式。类多种调制方式。C类（类（WOK）为必选。）为必选。物 理 层 速 率 最 高 达物 理 层 速 率 最 高 达6.35Gbps基 于基 于 E C M A 3 6 8（超 宽 带（超 宽 带ISO/IEC26907）中的）中的MAC机制；机制；使用独立的信道，发现信标建使用独立的信道，发现信标建立网络；立网络；支持无线支持无线HDMI，其有协议适，其有协议适配层配层IEEE802.15.3C2

36、009IEEE无线个域网（无线个域网（10m以内）以内）松下，松下，NEC，Sony支持单载波、高速率接入支持单载波、高速率接入模式和音视频模式和音视频3种模式；种模式；支持多种调制方式，支持多种调制方式，/2BPSK为必选；为必选；物理层速率最高达物理层速率最高达5.7Gbps基于基于IEEE802.15.3中的中的MAC机机制。使用相同的信道作为发现信制。使用相同的信道作为发现信标建立网络；标建立网络；无协议适配层无协议适配层表4.11 60GHz国际先进标准化组织相关标准情况60GHz无线通信的标准化表4.11 60GHz国际先进标准化组织相关标准情况标标准准标标号号标准化组织标准化组织

37、应应用用范范围围主导的企业主导的企业物物理理层层媒体访问控制层（媒体访问控制层（MAC）IEEE802.11ad（2012年年制定完毕）制定完毕）IEEE家庭影音视频无线传输、办公家庭影音视频无线传输、办公环境（几十米至环境（几十米至100米），兼容米），兼容802.11系列其他标准系列其他标准Intel、Dell、LG支持单载波（支持单载波（SC）、止交）、止交频分复用频分复用（OFDM）和低功）和低功耗单载波模式；耗单载波模式；与与IEEE802.11系列标准的系列标准的PHY相互兼容，统一的前导相互兼容，统一的前导符、编码符、编码等；等；物理层速率为物理层速率为1Gbps保留保留IEEE

38、802.11的基本的基本MAC，并提出一种新的架构；，并提出一种新的架构；支持多信道支持多信道WirelessHD联盟（负责推广联盟（负责推广802.15.3c标准）标准）无压缩高清视频传输、多声道无压缩高清视频传输、多声道音频、智能格式与控制数据，以音频、智能格式与控制数据，以及视频内容保护及视频内容保护松下、东芝、松下、东芝、NEC、Sony、LG、三星、三星定义了两种类型物理层：高定义了两种类型物理层：高速率物理层（速率物理层（HRP）和低速）和低速率物理层（率物理层（LRP）；）；HRP可以实现可以实现4Gbps的音视的音视频数据，支持波速成形和波频数据，支持波速成形和波束控制技术；束

39、控制技术；LRP在近距离在近距离内有内有2.510Mbps的全向数据的全向数据传输选择；传输选择；物理层速率最高达物理层速率最高达4GbpsWiGig联盟联盟（负责推广（负责推广802.11.ad标准）标准）消费电子、计算机、半导体及消费电子、计算机、半导体及手持设备手持设备Intel、Dell、LG、NEC、MediaTek、Microsoft、Nokia、Panasonic、Samsung支持支持OFDM模式、单载波模式、单载波模式；模式；物理层速率最高达物理层速率最高达7Gbps60GHz通信技术通信技术1.60GHz无线通信技术概况2.60GHz无线通信的标准化3.60GHz无线通信关

40、键技术研究4.60GHz无线通信的应用60GHz无线通信关键技术研究1信道研究p一个好的信道模型要满足以下四点基本要求：（1）对主要使用模型中的传输信道，要能提供准确的空时特性；（2）在发送端与接收端都要支持可控定向天线，在天线技术（不可控天线、扇区开闭天线、天线阵列）上不能有限制；（3）考虑到天线与信号的极化特性；（4）因为人为的活动，导致了时间独立的信道变化，这样引起的非平稳特性要能够支持。60GHz无线通信关键技术研究2收发机结构60GHz无线通信关键技术研究2收发机结构60GHz无线通信关键技术研究2收发机结构60GHz无线通信关键技术研究2收发机结构60GHz无线通信关键技术研究2收

41、发机结构60GHz无线通信关键技术研究3天线技术p利用现在的多输入多输出（MIMO）技术和波束合成技术，可以在60GHz频段上形成具有更优鲁棒性的通信系统。MIMO技术具有几种典型的应用方式：在高信噪比环境下，利用多天线增大数据传输速率；牺牲数据传输速率，在城市或多反射的环境下得到更优鲁棒性的通信；利用天线阵列和波束成形技术及智能天线算法形成有效的单点对多点通信。60GHz无线通信关键技术研究4调制技术p在60GHz无线通信系统中比较适用的调制方案主要有两种：基于SC单载波体制的调制方案和基于MB-OFDM多带正交频分复用体制的调制方案。MB-OFDM 调制是并行的传输多路载波，而SC调制是高

42、速的传输单路载波。MB-OFDM调制的子载波是正交的，因此其系统在频域内的信道均衡复杂度比较低。并且，SC调制必须使用高性能的时域均衡器，这使得时域均衡器的复杂度较高。因此在多径干扰较为严重的信道中，主要使用MB-OFDM调制方案。60GHz无线通信关键技术研究5电路集成技术p在毫米波段主要包括三类集成技术。p第一类：第三代和第四代半导体技术，如GaAs 和 InP。p第二类：SiGe 技术，如 HBT 和 BiCMOS。p第三类：硅片技术，如 CMOS和 BJT。60GHz无线通信的应用无线通信的应用1.60GHz无线通信技术概况2.60GHz无线通信的标准化3.60GHz无线通信关键技术研究4.60GHz无线通信的应用60GHz无线通信的应用1无线个域网(Wireless Personal Area Network)2无线高清多媒体接口3汽车雷达4医疗成像5卫星通信6点对点链路作业p4.1/4.6/4.7/4.8