60 GHz宽带超大容量无线接入技术研究进展

短距离高速无线通信的迫切需求,催生了60 GHz频段上超5 GHz带宽的免许可频谱。首先介绍了60 GHz无线通信特点和技术标准,主要对支持吉比特级数据传输的技术标准IEEE 802.11ad和IEEE 802.15.3c进行了分析;其次跟踪了60 GHz无线接入技术的最新研究进展,包括信道建模、射频芯片、集成电路技术以及天线几个方面,分别从学术界和产业化两方面,着重对国内外射频芯片研究成果及发展趋势进行阐述;最后对该技术进行了展望,并给出我国下一步的发展建议。     

FTH-PPM多址接入技术在60 GHz脉冲无线通信系统中的性能

针对60 GHz脉冲无线通信系统中存在的多址接入干扰问题,研究了基于FTH-PPM多址接入方案的性能。在IEEE 802.15.3c信道模型下,分析了系统误码率性能与跳频码数量、信噪比、用户数之间的关系,研究了FTH-PPM多址调制系统特性,并与TH-PPM、TH-PAM方案进行比较。仿真结果表明,系统在多址条件下,可以通过改变信噪比、频率跳数、用户数来满足所需的误码率,同时在一定范围内,FTH-PPM的误码率性能优于TH-PAM和TH-PPM的误码率性能,并且可以根据脉冲占空比的值选择合适的多址调制方式,为60 GHz脉冲无线通信的应用提供技术参考。     

无线网络可信接入理论研究

随着无线网络的高速发展,传统的网络安全技术已经不能很好地保证网络的安全,将可信计算机技术与网络安全认证的完美融合是具有跨时代的意义,本文对无线网络可信接入技术理论进行分析研究,从而更好的将此技术应用于各大领域。     

工作时钟1GHz超高速电压比较器设计

超高速模数转换电路是现代高速通信和信号处理电路中的重要组成部分,而超高速比较器的设计是超高速模数转换器设计中的关键环节.文中通过综合考虑比较器的传输延时和失调电压等因素,讨论了超高速比较器的设计方法,并在基于1.8V电源电压、TSMC0.18μm CMOS工艺下设计了一个工作时钟为1GHz的超高速电压比较器,经过芯片测试,证明该比较器可以在1GHz时钟下稳定工作,失调电压仅为70μV.该比较器可以用于超高速模数/数模转换器的设计.     

60GHz毫米波无线通信技术标准研究

随着多媒体设备的广泛应用,世界各国相继开放60 GHz频率附近大于5GHz频宽免许可频带,60 GHz毫米波无线通信系统的研究成为学术界和产业界研究的新热点之一.综述了60 GHz无线通信的优势和应用范围,介绍了国内外技术标准和产业发展动向和趋势.     

3.5GHz无线接入技术概要

首先给出了越来越受关注的3.5 GHz系统的模型,接着详细介绍了3.5 GHz无线接入系统的功能、接口技术和标准,最后给出了3.5 GHz无线接入系统的基本技术参数指标.     

60GHz技术掀起无线领域研究浪潮

目前普遍采用的兆级（Mbps,如W-Fi和蓝牙）无线传输技术已无法满足迅猛增长的千兆级（Gbps）应用需求。针对此技术瓶颈和低频频谱资源行将耗尽的现实,世界主要国家均开辟了60GHz的免费费频段,一些大学、研究机构与大型企业已开始把兴趣转向备受人们关注的毫米波通信技术的研究。60GHz技术凭借其自身的优点成为毫米波通信技术研究领域的一朵奇葩。本文介绍了60GHz技术特点及其发展现状,并对其应用前景与一些热点问题进行了探讨。     

60 GHz无线通信技术发展现状及趋势研究

60 GHz无线通信技术以其丰富的频谱资源和高速的数据传输速率,成为目前无线通信领域的研究热点之一。首先介绍了60 GHz无线通信技术的概念内涵、特点优势和应用场景;接着重点阐述了60 GHz无线通信技术形成的产业联盟和通信标准;然后分析了60 GHz无线通信技术发展面临的问题;最后根据信息技术的发展形势,展望了60 GHz无线通信技术的发展趋势。     

60 GHz毫米波无线网络中基于归一化分阶效用函数功率控制算法

由于基于SINR(Singal-to-Interference plus Noise Ratio)硬判决的分布式功率控制算法往往导致不收敛,所以该文将非合作博弈论应用在60 GHz毫米波系统的功率方案中。结合60 GHz毫米波系统多SINR门限值的特点,该文设计了一种新的基于归一化效用函数的功率控制算法。文中证明了纳什均衡点的存在性和唯一性。通过数值仿真分析验证了该算法简单易行,并能以低发射功率获得较高传输速率。同时,该文分析了不同平滑因子和代价因子对仿真结果的影响。     

3.5GHz固定无线接入系统

对MMDS系统进行了简要概述，认为3．5GHz固定无线接入系统对于中国来说是一个经济、高效、快速、理想的无线解决方案，并分析了3．5GHz系统的三个构成部分。从覆盖范围、系统容量和业务能力等三个方面介绍了3．5GHz系统的技术特性，最后强调固定无线接入的定位是有线接入的补充。     

Novel MAC protocol for terahertz ultra-high data-rate wireless networks

Due to having a large bandwidth to support Gbps-level data rate, terahertz communication attracts more and more attention in recent years. However, there are few medium access control （MAC） protocols for terahertz ultra-high data-rate wireless networks, which affects the research and application of terahertz communications. To address this problem and to achieve ultra-high data-rate wireless access with terahertz communication, a novel MAC protocol, called medium access control for terahertz communication （MAC-TC）, is proposed. Through designing a new channel access scheme, a new superframe structure, and related key parameters, MAC-TC can support a maximum data rate up to 10 Gbit/s even higher. Theoretical analysis and simulation results show that our proposed MAC protocol realizes the function of medium access control and attains a maximum data rate of 18.3 Gbit/s, which is 2 times higher than 5.78 Gbit/s, the theoretical maximum data rate of IEEE 802.15.3c standard.     

60 GHz无线收发实验平台的探究

详细介绍了一种60 GHz无线收发实验平台设计方案,由改进后的NI USRP(收发模块)、NetFPGA(数据处理模块)和PC(主控模块)组成,NI USRP与NetFPGA通过吉比特网口连接,NetFPGA依靠PCI与PC连接,实验平台工作在Linux系统上,并辅以LabVIEW做编程和测试分析,能实现1 Gbit/s以上的理论传输速率.该实验平台方案的收发模块和数据处理模块均可编程,Linux通过PCI对数据流进行捕获、分类、限速等操作,整个平台具有较好的开放性和拓展性,为进一步研究60 GHz通信中的信道建模、时隙分析、多址接入算法等问题提供了便利.     

60 GHz芯片间无线互连系统中的Rake接收性能

在60 GHz芯片间无线互连信道中存在着多径干扰问题,采用Rake接收是提高系统性能的重要手段。针对脉冲超宽带( IR-UWB)的芯片间无线互连系统,分析了多径信道下Rake接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3 c信道模型基础上,对不同分支数以及不同合并方案下的选择Rake ( S-Rake)和部分Rake(P-Rake)接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明采用支路数为2的P-Rake在数据速率为10 Gb/s时仍具有良好的抗多径性能,这为芯片间无线互连系统的Rake接收方案提供了技术参考。     

60 GHz芯片间无线互连系统的MMSE-RAKE接收机误码性能分析

针对60 GHz芯片间无线互连信道中存在的多径衰落问题,将匹配滤波器和最小均方误差算法应用到60 GHz脉冲通信系统,重点分析多径信道下采用最小均方误差合并算法的RAKE接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型的基础上,对采用不同合并方式、不同干扰用户数目下的RAKE接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明,随着干扰芯片数量的增加,引入匹配滤波器和最小均方误差算法的RAKE接收机不仅降低了接收机的采样率,而且有效提高了系统抗多用户干扰的能力,为芯片间无线互连系统的RAKE接收机设计提供了技术参考。     

基于信息覆盖的无线传感器网络访问控制机制

通过周期性地信息扩散,设计THC(two-hop cover)算法,使传感器节点能够在用户移动过程中及时得到用户的认证信息.基于THC算法,引入Merkle散列树和单向链等安全机制,采用分布式的访问控制模式,提出了适用于随机移动用户的传感器网络访问控制机制.分析和实验表明,本机制既适用移动用户,也适用静止用户,计算、通信、存储开销低,能够抵制节点捕获、重放、DoS等攻击.     

光生毫米波60GHz无线通信系统研究

设计并实现了一种用于光生毫米波无线局域网的低成本千兆比特数据率的通信系统,用于满足未来光生毫米波WPAN／WLAN的需求。用户端采用单载波差分编码二相移键控调制和1bitA／D接收解调技术,有效解决了由于在毫米波波段通信信道受人和物体引起很大的衰减而需要高动态范围接收机的问题。在收发天线角度为120°、发射功率为1mW、通信距离为0．5～20m的情况下实现了1000Mbit／s的高速数据通信,动态范围大于50dB。     

Reduced‐frame TDMA protocols for wireless sensor networks

Time‐division multiple‐access (TDMA) is a common medium access control paradigm in wireless sensor networks. However, in its traditional form, the TDMA‐based protocols suffer from low channel utilization and high message delay because of a long frame length needed to provide collision‐free transmissions, which is particularly damaging in dense wireless sensor networks. In this paper, we investigate the performance and the energy efficiency of a class of TDMA‐based protocols, called reduced‐frame TDMA, where every TDMA slot is augmented with a short time period dedicated for carrier sense multiple access‐based contention resolution mechanism. Because of their ability to dynamically resolve collisions caused by conflicting slot assignments, the reduced‐frame TDMA protocols can be configured with any frame length, independently of node density. In addition, we present a distributed heuristic slot assignment algorithm that minimizes interslot interference in the presence of limited number of slots per frame. The simulation results indicate that the reduced‐frame TDMA protocols significantly reduce the message delay and increase the maximum throughput without incurring significant penalty in energy efficiency compared with the traditional TDMA scheme. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.