高速无线通信技术研究综述

第10卷 第4期信息与电子工程Vo1．10，No．4 2012年8月INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Aug．，2012

文章编号：1672-2892(2012)04-0383-07

高速无线通信技术研究综述

林长星1,2，张健2，邵贝贝1

(1.清华大学工程物理系，北京 100084；2.中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳 621900)

摘 要：随着多个领域对无线通信的速率要求越来越高，从几百Mbps到几十Gbps，高速无线通信成为通信技术的一个前沿研究热点，并取得了重要的研究进展。详细介绍了微波毫米波通

信系统、光通信系统和太赫兹通信系统3类主要的高速无线通信系统各自的研究现状及取得的成

果，分析了它们采用的技术路线，并比较了各系统的优缺点，其中重点关注了它们各自采用的调

制解调方式，最后展望了高速无线通信技术进一步的研究方向。

关键词：微波毫米波通信；太赫兹通信；光通信；并行调制解调；高速无线通信

中图分类号：TN92文献标识码：A

Survey of research on high speed wireless communication technology

LIN Chang-xing1,2，ZHANG Jian2，SHAO Bei-bei1

(1.Department of Engineering Physics，Tsinghua University，Beijing 100084，China；

2.Institute of Electronic Engineering，China Academy of Engineering Physics，Mianyang Sichuan 621900，China)

Abstract：As the demand for very high speed wireless communication in many areas is growing rapidly, from several hundred Mbps to dozens of Gbps, high speed wireless communication is becoming a hotspot of

communication, and much progress has been made in recent years. In this paper, the recent research

progress and achievements of three high speed wireless communication systems, namely microwave

millimeter-wave communication system, Free Space Optical(FSO) communication system and terahertz

communication system, are described in detail. The technical routes, pros and cros of these systems are

also analyzed respectively, and the modulation and demodulation methods used in these systems are

emphasized. The trends of high speed wireless communication are expected and forecasted.

Key words：microwave millimeter-wave communication；terahertz communication；Free Space Optical communication；parallel modulation/demodulation；high speed wireless communication

随着科技信息技术的发展及航空航天技术的进步，人们对信息量的需求也越来越大，各领域都对信息传输速率提出了越来越高的要求，从以前的几十Mbps、几百Mbps到目前的数Gbps甚至几十Gbps。例如：合成孔径雷达在2010年的传输速率为10 Gbps，预计2020年将达到60 Gbps；激光雷达、卫星下行数据链路在2010年的传输速率分别为150 Mbps和1 Gbps，预计在2020年将达到1 Gbps和10 Gbps以上；为了利用更高的空间分辨率和更高频率分辨率的设备，以获得更加清晰的成像，美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)的同步航天器到地面的已存在的或规划中的数据传输速率在2002年还是150 Mbps，2008年达到了800 Mbps，预计在2020年将达到100 Gbps[1]。研究表明，在过去的25年里，无线通信对通信速率的需求以摩尔定律的方式增长，即每18个月翻一番[2]。按照这种趋势，未来10年内，无线数据传输率将达到5 Gbps~ 15 Gbps，然而目前的通信系统并不能提供足够高的数据传输率以满足未来的需要，对高速无线通信技术的研究显得十分迫切。高速无线通信的发展相比高速有线传输，水平滞后很多，传统的微波通信受物理带宽的限制，数据传输速率一直在Gbps以下徘徊。最近几年，随着射频通信频率向60 GHz以上直至太赫兹(THz)频段扩展，无线通信带宽得到极大扩展，随着一系列数据传输速率达1 Gbps~10 Gbps的高速无线通信研究成果的出现，无线传输速率落后的面貌得到极大改观。目前Gbps无线通信的发展主要集中在3个方向：1) 100 GHz以下V波段和E波段的微波毫米波通信，具有众多研究成果，目前的发展趋势是集成化并提高频谱效率，尽量提高传输速率；

2) 100 GHz以上的THz通信，研究刚刚起步，发表了一批以日本电信电话株式会社(Nippon Telegraph and 收稿日期：2011-06-21；修回日期：2011-08-08