课题研究目标

　　根据我国重点媒体国际传播能力建设总体规划，面向我国新闻传播事 业和传媒产业发展需求，针对全球突发事件激增，新闻采集现场环境复杂、 未知因素多的特点，以自主创新，具有自主知识产权的超高速无线局域网 （UHT）技术及北斗二代卫星定位通信技术为基础，设计基于超高速无线 局域网的多媒体新闻采集系统架构，开展超高速无线局域网中多媒体传输 跨层优化和信源信道联合编解码关键技术研究，研制记者个人终端及采集 中心系统样机，开发无线新闻采集系统软件平台。

　　 在此基础上，依托新华社全球新闻采集网络进行示范应用，逐步建立 快速及时的新闻采集技术体系，提高我国新闻行业在国内外的影响力，促 进我国文化事业及传媒科技产业的发展。

课题主要研究内容

　　 本课题立足于具有自主知识产权的超高速无线局域网技术和北斗二 代卫星技术，利用研究单位在流媒体传输系统、媒体信息管理系统、低功 耗嵌入式多媒体系统开发方面的研究基础，实现多媒体传输性能提升、软 件系统易用性和可扩展性。

课题解决的主要技术难点和问题分析

超高速率无线局域网开发

　　 UHT的全网吞吐数据率是决定系统性能的最重要参数。通过多输入多 输出（MIMO）技术、高调制阶数及高效的纠错码编解码方法可以提升物理 层传输速率。考虑到新闻采集的应用特征，可以在无线接入点应用算法复 杂的接收检测方法，提升上行信道带宽，提高新闻业务传输性能。

面向中心管理的 MAC层接入协议

　　 传统的无线局域网 IEEE802.11 系列标准 MAC 层协议都是基于载波侦 听和竞争的多址方法，虽然在简化链路层方面具有较大的优势，但在传输 连续业务时，过多的竞争容易导致开销的增加，传输时延、抖动的加大。 面向中心管理的 MAC 层接入协议通过接入点分配固定信道带宽给各 业务从而保证了恒定速率业务的传输质量，提高了传输系统整体效率。同 时，面向中心管理的接入协议可以降低终端站点网络传输的功率消耗，从 而降低了电源容量要求，进而降低终端系统体积。

无线多媒体路由协议

　　 路由协议的目的是在通信网络中建立并维护数据传输路径。由于其在 网络通信中占有非常重要的地位，所以一直是通信协议研究的重要内容。

　　无线网络路由协议根据不同标准一般可分为五大类：以数据为中心的 路由协议；分层结构路由协议；基于地理位置信息的路由协议；基于网络 流的路由协议；基于 QoS约束的无线网络路由协议。 由于无线网络传送音频、图像、视频等多媒体业务数据流，对带宽、 时延、抖动、可靠性等QoS参数较敏感，这就更加需要无线网络为多媒体 数据流通信提供有 QoS保障控制的路由协议。事实上，无线多媒体网络路 由协议本质上是有服务质量保障控制的无线网络多跳传输路由协议。 无线网络服务质量控制路由问题可描述为：为无线网络多媒体通信业 务流提供有服务质量保障的通信传输路径。QoS 控制路由协议是无线网络 通信协议的核心内容，是其服务质量保障体系结构的重要组成部分和关键 技术之一。

　　 多媒体通信业务要求无线网络路由协议必须提供 QoS控制和保 障，包括提供时延、抖动等实时性约束；提供丢包率、连通性等可靠性保 障；节省能耗，延长节点寿命／网络生存时间；提供其他 QoS保障等。因 此，研究无线网络基于服务质量保障控制的路由协议具有重要的理论意义 和实际应用价值。

无线视频跨层联合编解码算法设计

　　 无线网络跨层设计是为了获得较高的网络性能( 如高吞吐量、 低延 迟等) ，在全面综合考虑协议栈各层次之间的相互关系并保留原有分层协 议栈结构的基础上，打破严格的层与层之间的通信限制， 允许协议栈各 个层次、各个模块间“直接”交互信息，为网络运行提供必要的 QoS保障。

　　 为适应无线视频新闻采集系统中，视频传输对距离、功率和抗干扰性 要求， 需要针对视频压缩编解码技术，研究无线视频跨层联合编解码方法， 在带宽、信道条件限制下，提高系统传输视频的质量。

技术方案

　　 本课题主要任务是面向新闻采集应用开发记者无线新闻采集系统。根 据新闻采集应用中传输连续、高速率多媒体业务的需要，重点研究无线局 域网高效率多媒体传输技术、特殊环境下传输距离扩展及抗干扰方法等关 键技术，开发基于超高速无线局域网的新闻采集传输系统节点及一体化传 输、管理软件。针对新闻采集时效性要求，研发复杂环境下定位导航与应 急通信终端设备。在此基础上搭建应用示范系统。

无线局域网高效率多媒体传输技术研究

　　 我国自 2006 年启动自主知识产权的无线局域网研究工作以来，在标 准制定方面取得重大进展，具有物理链路 1Gbps的无线局域网标准已经通 过行业标准。

　　 联合信源信道编码方法是有效协调信源的速率波动和信道条件变化 的方法，提高端对端的传输质量。联合信源信道编码方法大体可以分为： 根据信源调整信道，例如不等差错保护及分层编码，根据信道调整信源编 码，例如信源的自适应码率调整方法及误码隐藏方法，信源信道联合解码， 例如信道信息辅助的信源解码及信源信道迭代解码方法。

　　 MIMO 传输系统在充分利用空间分集和空间复用能力，提高了系统的 传输能力，同时，空时编码和分层空时编码引入了时间和空间中信息分配 和冗余信息的各种方案，使得联合信源信道编码增加了一种优化方向，另 外， MIMO系统中接收端容易获得信道信息，可以用于信源信道的迭代译码。 MIMO系统与无记忆信源迭代实现最大后验概率译码方法，证明了联合信源 信道编码方法可以充分利用信道信息和信源分布的非均匀性，从而性能 （误包率、编解码时延）优于分离信源信道编码方案。实际上，空时编码 不仅可以用于迭代检测，而且利用 STBC 矩阵设计，可以实现信源编码效 率和空时编码码率的优化分配，达到充分利用信道传输能力的要求。 MIMO 传输系统中采用联合信源信道编码方法需要突破物理层与 MAC 层分离设计的壁垒，在无线局域网协议设计过程中，提供 FEC与ARQ混合 的方案以方便迭代译码算法等联合信源信道编码方法中应用层与物理层 信息交互。HARQ被UMTS等3G标准选择为MAC层协议，提高了传输速率， 进而改善了多媒体的传输质量。MIMO 系统中，HARQ 方案可以与自适应调 制编码 AMC 结合，也可以与自适应 STBC 及 BLAST 方案结合，实现端对端 质量及传输时延的优化。

　　 通过在物理层与 MAC层之间，以及MAC层与高层之间增加联合编码的 外信息传递接口，实现物理层自适应编码调制、时空编码与信源编码之间 的迭代译码。网络节点的各层之间交互的信息包括迭代译 码的外信息、传输包（比特）的重要性信息、信道软信息等。另外，通过 设计 MAC 层 HARQ 方案，提高多媒体业务，特别是多媒体组播业务的服务 质量。一方面，通过设计 HARQ的FEC编码，及应用层差错控制编码 Raptor 码，在保证传输质量的条件下，提高 HARQ 方案的传输效率。另一方面， 增加MAC层各传输包的对端对端质量影响因子，并根据质量影响因子为每 个MAC包优化选择调制方式及空时编码。优化的方法可以采用注水原理及 其他凸优化的方法，现有的大量信源信道联合编码方法为 MIMO 系统中的 联合编码问题提供了研究思路和良好借鉴。

特殊环境下传输距离扩展及抗干扰方法研究

　　 超高速无线局域网采用 MIMO-OFDM技术，有效地提高了传输速率。为 了扩展记者到达中心管理节点的距离，避免特殊环境下连接问题，可以将 自适应 MIMO 技术运用到物理层，用传输速率换取传输距离。另一方面， 在物理层应用自适应波束形成机制可以有效地提高天线增益，加大传输距 离，提高系统适应各种环境的能力。

　　 通过多极化 MIMO 天线技术降低天线阵列尺寸，提高网卡的紧凑性。 采用 MIMO 技术的无线局域网通信终端开发往往需要在有限的空间内放置 尽可能多的天线单元或天线阵列。为了降低天线部分对网卡体积的影响， 将多个天线按照不同方式极化，利用正交极化间信号的低相关性来提供独 立的信道。这种极化分集的优点是多天线放置在同一位置，总体积小，特 别适合体积受限的终端多天线设计。多极化的 MIMO 天线设计中阵列单元 的数目，阵列结构以及阵列放置方式等因素都会直接影响 MIMO 信道的空 间相关性。但其中最主要的难点是保证多天线之间的优越的极化隔离性能 以及匹配馈电问题。从研究天线的极化模式理论入手，寻找到理想的正交 极化模式公式作为天线设计的指导思想，以偶极子天线单元作为基础单元 来完成多极化 MIMO天线的设计。

　　 通过频率选择表面结构提高传输效率。八天线技术的核心是波束赋 形，通过波束赋形达到覆盖增强的目标。该项技术来自雷达技术中的相控 阵技术和天线阵列理论。目前的仿真建立在比较理想的情况，尚未考虑实 际网络结构的环境特性和移相器器件在实现过程中的功耗问题。因此，结 合实际网络特性，研究多天线的优化赋形技术是下一步研究的重要内容。 除了现有的八天线技术，结合频率选择表面结构实现波束赋形也是实现增 强覆盖的重要实现技术手段。在基于频率选择表面的波束赋形技术中，由 于不需要昂贵的移相器，可以大大降低建网成本，同时又可以节省能源， 是一种‘绿色’的覆盖增强技术。频率选择表面具有选择性反射电磁波的 作用,利用频率选择表面,定向加强特定方向的无线信号,可以提高服务区 域的覆盖效果,达到增强覆盖的要求。

多媒体新闻采集传输系统节点开发

　　 多媒体新闻采集传输系统节点是新闻采集平台基本硬件单元，完成记 者采集的新闻信息传输、记者与中心命令调度等的综合通信过程。 新闻采集传输系统节点分为三种类型，即记者终端、传输网络桥接节 点及中心系统传输终端。利用现有的低功耗嵌入式多媒体终端开发技术， 将研究成果应用于通信模块及上层控制软件开发，可以大大提升整个新闻 采集传输系统的性能。

　　 记者终端的开发重点解决传输能力与体积、重量的矛盾。通过优化传 输模块并结合系统设计应用低功耗技术降低整机功耗，并利用模块化设计 降低系统体积和重量以满足记者采访的需要。 在桥接节点的开发中充分考虑应用环境的限制，通过外形设计、功耗 优化等技术，提高桥接节点的应用范围，延长工作时间。

　　 中心新闻传输终端开发重点解决并行扩展性和视音频接口模块开发。 通过标准化接口开发，实现与现有大容量新闻采集系统的便捷连接。

新闻采集一体化传输、管理软件开发

• 新闻采集一体化传输、管理软件包括终端节点管理软件、中间节点转 发管理软件及中心站管理软件三部分。按照业务传输过程功能划分，软件 平台共分为传输控制及路由管理层、媒体信息传输层、设备管理层和系统 管理层。

• 传输控制及路由管理层以终端系统固件形式存在，负责链路建立、带 宽申请、路由、功率控制等功能。

• 媒体信息传输层以应用层服务软件形式存在与记者个人终端系统、中 心节点系统及中心站系统中，负责实现媒体信息业务打包、媒体信息服务 质量控制、媒体信息安全控制等功能。

• 设备管理层以应用层服务软件形式存在于系统各设备中，负责实现设 备电源、处理能力等状态监测及人机交互功能。

• 系统管理层以远程服务形式存在与系统各设备中，并由中心站管理软 件为主，各节点管理 agent软件为辅，完成系统设备管理、设备工作情况 监测、系统安全管理等功能。

记者定位导航及北斗通信终端设备研发

　　 在常规通信链路失效的严峻环境下，为保证新闻事件的时效性与准确 性，需要研究复杂环境下基于北斗的新闻采集定位导航与应急通信技术。 重点研究北斗定位模块与 ARM系统集成、北斗卫星数据解析及位置时间信 息提取、短报文应急通信等关键技术。

　　 通过在ARM主控电路与北斗模块间采用串联源端接法，信号走线的隔 离与屏蔽等技术手段，实现较好的电磁兼容环境，保证北斗通信收发数据 的稳定性。

　　 终端设备把北斗定位模块与一套 ARM的硬件系统集成于一体，基于电 子地图，通过接收北斗卫星数据，解析、提取位置与时间等信息，实现定 位与导航。在其他通信链路失效复杂情况下，终端设备的短报文，可与控 制中心实现应急通信，在严峻环境下也能保证新闻事件的时效性与准确 性。

创新点

• 基于MIMO-OFDM和自适应调制的无线局域网速率提升技术。

• 无线局域网中突破物理层、MAC 层限制的跨层信源信道联合编码 技术。

• 高效天线赋形技术，提高无线局域网在新闻采集应用中覆盖范围。
  

• 高效无线局域网多媒体路由技术。

• 在常规通信链路失效等复杂环境下，提供新闻采集定位与应急通 信手段。