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行動寬頻尖端技術人才培育跨校教學聯盟計畫

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「下世代尖端無線技術聯盟中心」以「教學推動中心」與「夥伴學校」做為執行本計畫的工作架構,配合此次行動寬頻尖端技術跨校教學聯盟計畫,我們將分期規劃相關課程,課程特色是兼具理論與實作的內容,希望可以訓練學生程式撰寫的能力更能加強實驗/實作的能力,同時也可幫助學生有效的理解前瞻的通訊技術。

從過去行動通訊的發展軌跡中我們可以發現無線通訊網路的建置與手機軟硬體開發和市場的需求成長呈現了一個正向同步成長的良性循環,在過去的幾年因觸控介面的人性化操作與相關應用軟體蓬勃發展大幅地提高人們行動上網功意願與需求,也開啟了行動網路的真正商機,隨著使用者的人數與時間的增加,目前3G的行動網路的傳輸容量漸漸不符大眾所需,網路塞車成為行動上網普及的最大瓶頸,我國政府因此在2014年開放4G 行動通訊系統的布建與營運,多家營運商正全力搶奪4G通訊的龐大商機。

由於科技的不斷進步,新一代的行動通訊系統正蓄勢待發,台灣廠商在原先的無線相關產業中的優勢下,正從事相關的產業整合與技術研發並布局下一世代的行動通訊產業也就是第五代行動(5G)通訊。在此同時相關國際大廠已經加速5G行動通訊標準的相關技術開發,並積極針對相關技術進行專利卡位與市場佈局,在可預見的未來,5G的通訊技術將深入到通訊的各個層面,徹底改變人類的生活,不僅帶給人們高速行動通訊的便利性,且將引發更多不同的應用服務,帶動產業的新一波的發展。目前各方估計5G網路將可提供500至1000倍的行動頻寬,人類正朝向100%行動網路市場滲透率目標邁進,但這並不會成為行動網路通訊發展的最終限制,未來的無線網路連接對象將不再只是人類而將包含所有的終端,即物聯網概念(Internet of Things)。這個概念是將終端延伸至機器、設備與物件,所謂的機器間通訊也將隨之愈形重要。要達到上述的願景有賴於行動寬頻的尖端技術,要發展此技術則有賴於尖端的人才,這也是本聯盟編撰課程教材的目的。

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「下世代尖端無線技術聯盟中心」以「教學推動中心」與「夥伴學校」做為執行本計畫的工作架構,教學推動中心由本計畫主持人負責,協同主持人協助計畫主持人推動計畫之執行,另設專任助理以協助行政事務,第一期計畫的組織架構如圖一所示,第二期計畫的組織架構如圖二所示,第三期計畫的組織架構如圖三所示。

聯盟組織圖

圖一:下世代尖端無線技術聯盟第一期架構圖

 

聯盟組織圖

圖二:下世代尖端無線技術聯盟第二期架構圖

 

聯盟組織圖

圖三:下世代尖端無線技術聯盟第三期架構圖

 

國立交通大學電機系根據最近幾年之碩士畢業學生與產業界之回饋意見分析發現,程式撰寫與實驗/實作能力幾乎各方一致認為應該加強的方向。有鑑於此再配合此次行動寬頻尖端技術跨校教學聯盟計畫,我們在第一期裏規劃「MIMO通訊系統」與「高等數位無線傳輸技術」兩門課程,這兩門課的特色是兼具理論與實作的課程,不但可以訓練學程式撰寫的能力更能加強實驗/實作的能力,同時也可幫助學生有效的理解前瞻的通訊技術,再第二期的規劃裏我們將繼續規劃兩門課程與一課程模組,「模式化通訊IC設計」,「高等通訊系統實驗」,與「多使用者MIMO通訊實驗」,第三年將規劃「通訊系統跨層設計」與「編碼理論與實驗」兩門課程。

我們將採用Xilinx最新發展出的Zynq的FPGA平台,配合ADI公司先進的AD9361的射頻模組,共同組合而成一個軟體無線電平台。Zynq的FPGA內建Cotex處理器,除了做基頻的訊號處理外,也可作媒體擷取層的嵌入式系統處理。AD9361的接收頻率涵蓋70MHz到6GHz,幾乎可以接收目前所有的無線訊號,且可以支援2x2的MIMO系統,Zynq的FPGA配合AD9361所構成的軟體無線電平台,可以說是現今市面上價格最低廉,功能最齊全的平台。而另一個最大的好處是此平台的控制與規劃已經整合至Matlab的軟體中,很容易使用,我們所規畫的課程可以訓練學生Matlab/Simulink軟體撰寫能力,同時也訓練學生實驗/實作的能力,此系統如圖四所示。



圖四:Zynq的FPGA軟體無線電(a)Zedboard,(b) AD9361模組,(c)天線,(d)USB介面平台

通訊電路分為射頻和基頻,以往大部分的通訊實驗都只有在基頻上操作,鮮少可以做實際無線訊號的收發,使用我們發展的平台可以有效的改善此問題。本聯盟所開發的課程將統一使用上述的平台,讓每一學生親自設計演算法並實驗,同時有訓練學生儀器的操作,從實際的訊號送收中了解先進通訊系統的運作,以達到學校和職場的無縫接軌的目的。本平台可以使用Matlab語言,C語言,和硬體描述語言(如Verilog)來實現基頻訊號的送收,也可以作嵌入式系統的處裡,為一多功能之平台,有利於未來其他課程之規畫與整合。在課程設計上,可以使用Simulink的處理流程,將各訊號處理模組方塊化,每個方塊具有不同功能,例如傳送機方塊、接收機方塊、射頻模組方塊等,接收機方塊又可細分為同步分塊,通道估計方塊,解碼方塊等。讓學生依據所要設計的無線通訊系統,自行組織方塊次序和組製方塊規格形成一特用收發機,觀察不同收發機架構之整體收發效能,圖五為一範例。

圖五:使用Simulink 設計之一無線通訊系統

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計畫成員 Member
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第一期

計畫主持人  吳文榕 教授
協同主持人  吳卓諭 副教授
協同主持人  曾凡碩 助理教授
諮詢委員  趙啟超 教授
諮詢委員  吳乾彌 教授
諮詢委員  孫際恬 經理
諮詢委員  吳政勳 資深技術經理
課程發展  伍紹勳 副教授
課程發展  黃婉甄 助理教授
課程發展  吳國光 副教授
業界專家  陳宥華 副理
業界專家  謝宏道 經理

 

第二期

計畫主持人  吳文榕 教授
協同主持人  曾凡碩 助理教授
協同主持人  吳國光 副教授
協同主持人  李光啟 助理教授
協同主持人  易志孝 助理教授
課程主持人  黃婉甄 助理教授
課程主持人  張敏寬 副教授
課程主持人  鄧俊宏 副教授
業界專家  陳宥華 副理
業界專家  謝宏道 經理
業界專家  孫際恬 經理

 

第三期

計畫主持人  吳文榕 教授
協同主持人  曾凡碩 助理教授
協同主持人  吳國光 副教授
課程主持人  高榮鴻 教授
課程主持人  王忠炫 副教授
業界專家  陳宥華 副理
業界專家  謝宏道 經理
業界專家  吳政勳 資深技術經理
業界專家  崔義明 資深經理
業界專家  孫際恬 經理

 

 

 

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