以下是東南大學移動通信國家重點實驗室的畢光國教授演講：

主持人：下面我們有請來自東南大學移動通信國家重點實驗室的畢光國教授，他演講的題目是我國高速UWB通信系統的研發——回顧與展望。

畢光國：各位來賓，女士們、先生們下午好！今天我很高興參加WiMedia的高峰會議。在這個會上向大家介紹一下我國高等學校在超寬帶方面技術的研發情況。

我主要講的第一個內容就是高速UWB無線通信商業應用即將起飛，第二方面就是對于我國高速超寬帶研發的回顧，第三方面講一下我們自己對后續研發的考慮。最后談幾點想法。

超寬帶技術可以追溯到20世紀60年代，當時主要是對電磁學的研究，最初主要應用于軍用的雷達高精度測距和隱秘通信方面。20世紀90年代以來，隨著現代信號處理技術和集成電路的迅猛發展，使超寬帶技術在商業民用領域的廣泛應用成為可能，在數字家庭和網絡中也具有了很大的發展潛力。為了響應這種需要，美國的FCC在1998年發出了關于開放UWB設備應用的征詢公告，這個FCC經過4年的測試和評估工作，在2002年4月份發出了全世界第一個關于民用超寬帶設備使用頻譜的規范，03年、04年FCC不斷的放寬這個規范的要求，到05年3月份FCC又豁免了符合DS-UWB和WiMedia兩個企業標準的高速UWB的產品測試，為UWB產品進入將來的市場做了鋪墊。

但是雖然是FCC為UWB的產品開了綠燈，但是它也受到了一些軍事領域等等的反對和非議，因為這里面牽涉到一些干擾的問題。所以除了美國以外的各個政府在這個領域里面都沒有馬上的表態，都很謹慎。所以經過了3年左右的測試評估，到05年的時候英國政府的監管部門首先表態支持超寬帶的應用。同時他們向歐洲的標準和規范提出了建議，05年8月份日本政府也初步批準了3.4-4.8G赫茲的頻譜與輻射規范。

 圖為東南大學移動通信國家重點實驗室的畢光國教授

ITU在05年確定了各國和各地區UWB頻譜分配的原則。06年2月ITU第一研究組批準了給予UWB全球性監管標準的建議。自從1998年FCC發出了第一個關于UWB的公告，到06年UWB的支持者與反對者進行了長達8年時間的抗戰，這樣的努力終于迎來了各國政府和官方的認可。目前世界上很多國家都在加緊測試評估，將確定超寬帶的頻譜規范對超寬帶產品的規定。以上講的是超寬帶規范方面，關于超寬帶有關標準方面首先是在美國由2002年11月啟動的IEEE802.15 TG3a任務組進行的高速WPAN PHY層，增強型替代傳輸協議的標準化工作，當時成為全球業界參與和關注的焦點。但是不幸的是很快陷入了DS-UWB和MB-OFDM兩個體制之間相持不下的局面。結果最后802.15 TG3a這個工作就不歡而散了。

WiMedia05年開始與Ecma International無合作，在05年推出了WiMedia的相關標準。現在國際標準化組織實際上已經批準了這個標準。隨著這個標準的出臺，目前WiMedia聯盟里已經有90企業開發出來了高速的芯片和產品。規模化的量產預期在今年年底之前和明年初就會進入市場了。WiMedia的標準已經被WUSB和W1394和藍牙等采納了，已經具有了融入市場的有利的條件。

這里面還有一個技術體系叫做Cwave這個技術體系，這個公司也是一個很老牌的超寬帶研究公司。他們原來一直比較低調，只是05年開始封封的登臺亮相，推出他們體系的演示系統，但是他們目前還沒有真正開發出產品，但是他們的演示系統顯示，他們在技術上可以產生更大的實力。這樣在高速超寬帶領域里面有了三種產品，WiMedia、DS-UWB和Cwave。據有關部門預測，超寬帶市場的年增長率從06年開始每年將會超過100%的增加。目前國際上很多大公司都是支持WiMedia的。因為WiMedia目前成為了國際化的標準。這樣它的力量就更強了。但是另外兩個公司也不會就此罷手，還會在專業的領域里發展自己的產品，所以三者之間的競爭起來不可避免的。在這個前提下，我們國家的生產企業、科研機構和運營商應該盡快的來考慮關于頻譜管理和分配、技術標準、應用開發、商業模式和產業鏈方面的思考和探討，再也不能等待了。

下面簡單介紹一下我們國家在高速超寬帶發展的情況，主要是我所了解的在國內高校的一些情況。在國內，近年來UWB技術也引起了科技部、國家自然科學基金委員會，信息產業部等政府部門的高度重視，以超寬帶為主題的項目也逐年的增加，同時經費也有所增加。在20世紀80年代我國在電磁波和雷達領域的研究，已經進行了脈沖電磁波的傳播和UWB脈沖雷達的研究工作。90年代一些高校的研究者也開始關注超寬帶的跟蹤和發展，包括東南大學等一些學校。

國家863計劃通信主題在2001年發布了我國第一個關于超寬帶的預研課題指南，就是《超寬帶無線通信關鍵技術及其共存與兼容技術》的課題，這個課題由東南大學主要進行研究，而且成功的完成了這個研究任務。這是我們國家第一個超寬帶方面的課題。2003年在第一個課題完成的基礎上，國家863通訊組又發布了超寬帶無線傳輸技術研究與開發的預研課題。這個預研課題為期半年時間。當時有17家高校超寬帶研究中心參與了競選，最后有五家勝出，包括清華、北郵和東南大學等高校。在17家所提的方案當中大部分都是脈沖UWB的方案，有少數是采用OFDM的方案，最后五家當中大部分也是脈沖方案，這五家在04年驗收的時候五家中選取了三家學校，其中東南大學、清華大學和中科大的脈沖方案獲得了通過。

其中基于多帶體制的目前超寬帶無線通信關鍵技術由我們東南大學來研究。我們通過了所有的演示系統，包括實驗演示系統。我們根據認知UWB無線電概念形成了多層多載波，在這個過程中我們完成了計算機仿真實驗平臺，包括物理層的平臺，以及調試和驗收。 傳輸距離大于10米。我們本身的實際指標可以達到660兆Mbps。它可以實現更大的系統容量，對硬件的實現要求可以降低成本。我們這些方案、機制和方法都是我們自己設計的。

這是我們系統的方案。我們和WiMedia的系統比較，上面的是WiMedia早期的方案，下面的是我們系統的方案，我們系統的方案比早期WiMedia的方案要好一到兩個分貝，但是WiMedia現在又改進了，改進以后的方案我們估計和他們的方案性能是相當的，但是我們沒有再進行比較。圖）這是我們FPGA的機帶板。這是現場測試的時候的發射端。這個是現場測試的接收端。

下面介紹一下清華大學的一個方案，他們完成了MBOK的無線數據傳輸演示系統，最大的碼片速率是250Mbps，數據傳輸速率是100Mpbs。以上介紹的是國家863計劃組所支持的一些課題和研究的情況。從理論研究到技術方案到最后實驗系統的驗收完成。

國家自然科學基金委員會在03年開始在一般面上項目支持UWB研究，研究的課題脈沖方面的比較多，國內各界關心的還是脈沖超寬帶的潛力，在863項目中對脈沖方案提的也比較多。所以這個脈沖方案，像高速無線互聯技術，基于超寬帶的等等的課題。自然科學基金委在04年又發布了一個《超寬帶高速無線接入理論與關鍵技術》的課題，由哈工大、南郵和規電三校聯合組成項目組承擔。主要是研究脈沖超寬帶信號設計、產生和傳播的理論與分析方法，超寬帶無線技術的有關理論和技術，超寬帶無線高速接入系統的演示驗證等等，這個項目目前還處于中期，預計在08年完成，項目還正在建設當中。

除了863支持的項目和國家自然科學基金支持的項目以外，國家無線電監測中心也有一些關于頻譜共享和干擾的研究和測試項目，也有個別的省市，也有自然科學基金來資助UWB的項目，其中包括一些企業，像華為電子和中興通信等企業也設立了基金資助高校的UWB研究。

在學術交流方面，我們國家在2004年8月份在上海由863通信主題主辦的，我們東南大學承辦的召開了我國第一個關于超寬帶的大型會議——超寬帶無線通信技術與產業發展研討會。此外，電子學報、通信學報也出版了UWB的專輯和相關的著作，這些著作還是以UWB脈沖為主。總之，高速UWB的研發，在國際上除美國外，國內起步還是比較早的，如果經費能夠有保證，按照我們原定的計劃，在05年的年底或者是在06年初已經開發出了幾代的芯片了。因此超寬帶研發沒有能夠持續的研發，這也使得我們的研發力量比較分散，數量比較重復，我們希望這種狀況能夠盡快的得到改善。

下面講一下我們關于超寬帶進一步研發的一些考慮。我們是高校的研究機構，我們很希望與有關的企業合作，能夠開發出我們國家自己的超寬帶的芯片出來。因為超寬帶的使用量在個人、社會上都有很廣泛的應用。這樣的芯片我們不可能完全靠進口來生產，必須靠我們國家自己開發。要發展高速超寬帶芯片的產業應該是標準先行，我們應該盡快的制訂我們的標準，我們要考慮兼容和無線互聯，同時根據我們的國情制訂自己的高速超寬帶的傳輸標準。同一個產品可以用在不同的領域，它的核心的應用是高質量的視頻應用，我們國內有條件的企業可以開發出很多使用于家庭的和企業的各種網絡的商用產品。這些應用對于UWB產品提出了更高的要求，它要求下一步的傳輸速率應該達到1Gbps，要求它的功耗和成本要更加低。

目前，WiMedia產品還不能達到這樣的要求。為了達到更高的要求，我們又對WiMedia的產品和技術應該進行改進，我們認為可以在編解碼技術，在多天線技術等等方面有所改進。我們現在也正在開展這方面的研究工作。另外一個方面就是認知無線電。我們認為應該把認知無線電技術和UWB技術結合起來，這樣以便更好的利用頻譜，這也是我們正在研究的課題。第四代無線通信將融合多種無線接入網，因此融合包括UWB在內的多種無線傳輸技術的多無線平臺也是我們的一項正在研究的課題。

更進一步的研究課題就是把我們的傳輸目標提高到10Gbps速率的WPAN。將來會將40G的速率發展。這樣的傳輸速率是未來WPAN的速率目標。解決這樣的目標，一個辦法就是開發更高頻段，如60G，但是它成本高。另一種辦法就是利用現有的頻段，采用CR-UWB，可以把它提高到10個Gbps是有可能的。但是我們知道超寬帶技術的本身頻譜利用率很小。

我們認為應該利用頻譜率很高的、更先進的、新的編碼調制技術，把現有的頻譜利用率提高幾十倍，在現有的技術條件下就可以把傳輸速率提高到10個Gbps甚至達到100Gbps了，這樣頻譜設備就不會那么稀缺了。這是我們在考慮和研究的課題。當然現在已經有了這樣的技術，就是所謂超窄帶的技術，它的頻譜利用率可以達到100Gbps，但是它現在所采用的技術不能用到家用的情況下，因為它的成本高。所以我們要采用新的調制和編碼關系，改變現有的超窄帶的方法。

超寬帶的發展勢頭正在加快，其應用前景廣闊，我國超寬帶的研發基礎，我們經過努力希望趕上國際的步伐。我們要盡快的開展我們自己國家技術標準的制訂。我國有條件的企業要盡量擁有UWB的技術產品，要積極參與國際競爭，我們也希望政府有關部門能夠盡快加大力度支持和組織各方面的力量采取開放的方針進行頻譜規劃、技術標準和產品規范的制訂工作。我們課題組也將在現有的研究成果基礎上，在政府有關部門的組織和指導下積極參與國內有關的項目合作，為我國自己的UWB產品的標準制定和產業發展有所貢獻。謝謝大家！