电子与通信工程前沿技术系列讲座结课论文.doc

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电子与通信工程前沿技术

系列讲座结课论文

姓名：

XXX

学号：

XXXXXX

院系：

XXXXXX

指导老师：

XXXXXX

电子与通信工程前沿技术系列讲座结课论文

第一讲先进信号处理理论及在无线通信、多媒体等领域中的应用

这次报告主要讲了四方面的内容：

分数阶傅里叶变换、压缩感知理论框架、无线通信系统信号处理领域和多媒体信号与信息处理领域。

陈老师结合分数阶傅里叶变换理论及压缩感知理论，介绍了这些先进信号处理理论的发展研究状况，并通过实例给出了相关理论在无线通信和多媒体领域中的应用研究。

接着，他讲述了自己主持的国家自然科学基金以及郑州大学与北京理工大学等院校联合在研的国家自然科学基金重点项目的研究进展。

第二讲未来通信技术——认知无线电与协作通信

穆晓敏讲课的主要内容有：

当前频谱利用现状、静态频谱分配的瓶颈及解决方案以及当前遇到的问题，同时还向我们介绍了互联网+、智慧城市、人工智能（AI）、工业4.0、DT时代等相关内容。

认知无线电技术已经向“网络与系统”的框架转变，为增强认知能力、降低认知成本，协作手段成为必然。

物理层链路技术面临进一步提升性能的“瓶颈”，通过不同网络元素间的多维度协作提高系统整体性能是下一阶段移动通信系统增强的主要途径。

在这一过程中，对环境背景信息和用户业务特征的广泛感知是智能化协作与联合资源管理的重要基础。

认知无线电与多维度协作通信的结合将成为技术发展的必然趋势。

第三讲智能可穿戴设备概念、基于纺织纤维的可穿戴式产品

文老师主要向我们介绍了智能可穿戴设备的概念以及文老师所创建公司研发的基于纺织纤维的可穿戴产品。

智能可穿戴设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。

最早的可穿戴设备用于军事、户外运动、人体检测等。

苹果手表、微软手环和谷歌眼镜是当前最热门的智能穿戴设备，国内也涌现出大量的可穿戴智能设备厂商，像小米手环等。

在不久的将来，智能可穿戴设备将成为人体的一部分，就像皮肤、手臂一样。

在更远的未来，手机可能只需向人体植入芯片，而Siri将能直接通过对话帮你打电话，帮你订餐馆，了解你的一切隐私，跟你的亲密程度甚至超过你的家人——可能谷歌眼镜和苹果手表都不再是植入人体的芯片了，他们已经成为人体基因的一部分，可以参与人类的繁衍和进化。

第四讲嵌入式系统的开发

范老师主要向我们介绍了嵌入式系统的概念、原理以及广泛的应用，并向我们介绍了Linux系统和Android系统是最常用的的嵌入式设备操作系统。

目前常用的嵌入式智能设备有：

便携式智能医疗终端、智能手表、车载定位终端（GPS）、儿童老人监护仪等。

嵌入式系统是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。

与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。

由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。

嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。

第五讲光通信前沿技术

孙老师主要向我们介绍了现代通信的方式以及光通信发展的现状和发展方向与前景，并向我们介绍了实验室的研究方向和研究成果。

现代通信方式按传输介质分为有线通信、无线通信等，按调制方式分为基带传输通信、频带传输通信等，按传输信道又可分为模拟通信和数字通信。

光通信是未来通信发展的主要方向，它是利用光波来传输信息的，包括空间光通信和光纤通信。

光纤通信是以光为信息载体，用光纤作为传输媒介的一种通信方式。

推动人类社会经济发展的三大支柱：

材料、能源和信息，扭曲光束可提高光纤信息的承载能力，同时向我们介绍了实验室的研究方向：

以光子晶体材料为基础的集成光路光电子、光通信器件的研究。

第六讲LTE技术和4G网络演进

祁老师讲课的主要内容有：

移动网络演进技术特点、LTE发展状况以及TD-LTE和LTEFDD技术的比较。

移动网络演进的技术特点有：

无线通信业务发展趋势：

数据业务飞速发展对无线网络容量提出更高要求，智能终端和移动互联网业务相互促进，无线技术不断演进以满足业务增长需求。

LTE发展状况：

LTE是关于UTRAN和UTRA的改进项目，分为SI和WI两个阶段。

2004年3GPP定义LTE/SAE为3GPP技术接入网和核心网，2005年完成LTE需求讨论，2006年完成LTE阶段研究工作，确定基本技术，2008年发布LTE系列规范的商用版本。

多模多频增加了LTE终端的开发难度：

1.LTE需支持与2G/3G的多模互操作，基带支持5~6种模式，射频支持10个以上的频段成为未来趋势，同时目前终端支持LTE频段的数量仍然较有限。

3G是当前的主流，LTE处于起步阶段，LTE的发展起于3G发展。

多制式共平台基站已成为业界现实，多种接入技术共用设备，增强了部署的灵活性，降低了部署成本。

第七讲直面5G——挑战与创新

靳老师讲的主要内容有：

移动通信系统的每一次更新换代都有颠覆性的技术引领，都解决了当代最主要的需求。

4G推广面临的三道坎：

信号不够强、支持4G的手机少价格贵和资费不够亲民。

4G采用OFDM-MIMO+空分多址SCDMA。

最主要需求是高质量的多媒体业务和更大的系统容量，与CDMA相比，OFDM传输数据的速度更快，并且能够更好地对抗无线传输环境中的多径效应。

5G解决三个主要问题：

容量不足、能耗高、提升用户体验。

第八讲移动通信技术进展—协作通信

杨老师只要介绍了协作通信中的纳什均衡原理。

造就未来无线通信的五项原则：

利用多个无线网络的协同工作：

adhoc网络和蜂窝网的协同；短距离通信的作用越来越重要：

蓝牙、设备互联和RFID等；协同原理的普适性：

协同是所有通信系统的基本原则；认知原理的普适性：

提高资源（频谱）利用率；完美的结合-协同和认知：

认知和协同在原理彼此互补。

协作通信的提出：

基于MIMO系统信号处理的分集技术得到了广泛的研究；移动通信系统实现大宽带传输，有多余的网络资源；随着未来无线宽带通信系统可用频谱的增高，视距传播环境会打打增加天线间的相关性，很多移动设备受到设备硬件的限制，只能配一个天线，增加了不便。

协作通信的方式：

放大转发（AF）、译码转发（DF）、编码协作（CC）、空时编码协作（STCC）、网络编码协作（NCC），纳什均衡并不一定是全局最优解。

第九讲图像处理技术及其在医学影像中的应用

蒋老师讲课的主要内容有：

图像处理的概念、发展历程、图像处理系统、图像处理内容、图像处理的应用、研究简介以及在医学影像中的应用。

图像就是视觉信息。

古语有云：

百闻不如一见，一目了然，耳听为虚，眼见为实。

可见视觉信息的重要性。

在人类信息的主要传递手段（视觉、听觉、味觉和嗅觉等）中，视觉占了60%以上。

图像处理的目的是为了看到不可见的对象，它的两大需求是对图像信息的改进和机器自动理解（使计算机具有视觉）。

与图像处理学科相关的学科有计算机图形学、模式识别、计算机视觉和科学可视化等。

各学科之间相互区别又相互联系，推动了图像处理学科的发展。

数字图像处理分为三个层次：

图像处理、图像分析和图像理解。

从早期的报纸业到如今多媒体技术的广泛应用，图像处理已经发展了很多年。

当前图像处理的一个发展趋势是生物医学工程和区域影像中心。

第十讲信息融合及其在智能机器人中的应用

邓老师主要向我们介绍了信息融合的概念和信息融合在智能机器人领域的应用。

智能机器人是具有感知、思维和行动的机电结合体，多传感器信息融合，又称数据融合，对人脑综合处理，复杂问题的一种功能模拟。

信息融合技术研究如何有效的利用更多的信息，通过降低信息的模糊性与不全面性，实现对客观对象有效的认识与描述，最终给出正确的决策。

融合多个传感器所测量到的信息能够有效的解决智能移动机器人在复杂、未知、动态环境中的导航问题。

但是针对不同的机器人控制系统与特定的环境，选取的信息融合算法也不尽相同。

由于每个信息融合算法都有固有的缺点，到目前为止还没有一种融合算法能适合于所有的机器人控制系统及运行环境，因此对信息融合算法的改进有待于我们进一步的研究。

第十一讲物联网与无线传感技术

齐老师主要讲述了传感器设备和互联网的融合。

物联网的发展历史:

1995比尔盖茨的《未来之路》提及物联网概念，1999年MITAuto—IDCenter提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

2004年日本总务省提出构想，韩国政府制定物联网战略。

2005年ITU发布《ITU互联网报告2005：

物联网》，同时RFID、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术广泛应用。

2008年，IBM提出“智慧的地球”概念，互联网+物联网=智慧的地球。

现在人们对物联网的普遍的理解是：

利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。

物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。

第十二讲工业4.0——从智慧工厂到智能生产

丁老师向我们介绍了工业4.0的概念，发展历程和发展现状，并向我们介绍了工业4.0的应用领域。

“工业4.0”是德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出的概念。

它描绘了制造业的未来愿景，提出继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后，人类将迎来以信息物理融合系统（CPS）为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。

“工业4.0”概念在欧洲乃至全球工业业务领域都引起了极大的关注和认同。

西门子作为德国最具代表性的工业企业以及全球工业业务领域的创新先驱，也是“工业4.0”概念的积极推动者和实践者。

工业4.0的技术基础：

优秀的系统设计、高精度加工技术、优秀的工业设计、完善的设备支持。

介绍的应用：

生猪屠宰流程、工业器件打磨

第十三讲虚拟现实

赵老师向我们介绍了他的研究项目虚拟现实的概念，发展情况和技术特点。

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。

虚拟现实技术（VR）丰要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。

模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。

感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。

除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。

自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。

传感设备是指三维交互设备。

第十四讲射频放大器

刘老师主要向我们介绍了射频放大器的原理及广泛应用。

具体讲述了开关放大器，射频功率放大器的效率问题，开关放大器与传统放大器的区别，开关放大器的源阻抗，开关放大器的调制和开关放大器的驱动。

射频功率放大器（RFPA）是各种无线发射机的重要组成部分。

在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。

为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。

第十五讲多媒体信息处理技术

铁老师