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1、开展学校重点特色暨提升学生外语能力专案补助计画93 年度计画执行报告行动通讯技术研究与开展Mobile Communications计画核定文号：全 程 计画：自民国 93 年 6 月 至民国 93 年 12 月 止本年度计画：自民国 93 年 6 月 至民国 93 年 12 月 止北台科学 光武 技术学院中华民国 93 年 12 月三目录Page目录1计画根本资料表2整体计画中文摘要3整体计画英文摘要4年度计画执行成果摘要中文5年度计画执行成果摘要英文6年度计画执行内容及成果说明7经费运用情形一览表16年度计画查核点执行情形17所面临问题与因应措施18附件一19无线行动通讯技术应用研讨会会议
2、资料 附件二通讯导论教案工程数学教案 电磁学教案 单晶片教案 计画根本资料表总计画名称行动通讯技术研究与发展总计画编号执行单位北台科学光武技术学院计画总主持人姓名邹宏基计 画 联 络 人姓名詹勳鸿 电话 传真E-mailwE-mail全程计画 核定补助 经费 仟元经常门0本年度 核定补助 经费 仟元经常门0资本门3,000资本门3,000合计3,000合计3,000全程计画学校配合款仟元600本年度学校配合款仟元600计画序号计画名称主持人职称效劳单位总计画0行动通讯技术研究与开展邹宏基教授北台科学光 武技术学院分项计画1分项计画2分项计画N注：本表资料及相关数据请依据核定後之详细计画书填写整
3、体计画中文摘要关键词：行动通讯、通讯网路、卫星通讯行动通讯的重要性是让人们能够随时随地在任何装置上取得资讯，经 由整合不同通讯和资料存取装置，人们可以依据自己的需要选择使用笔记 型电脑、行动 、掌上型电脑、或是智慧型 等装置随时存取资讯与 效劳是行动通讯最终的愿景。资讯通常可以语音、视讯及数据文字等方式 在人与人间进行流通，近年来，全球网际网路和无线通讯系统技术蓬勃发 展，网际网路以及无线通讯系统的使用者也急速增加中，庞大的使用者需 求更多样化的效劳，使得开展无线通讯网路和网际网路整合，以及如何为 行动设备提供更高阶通讯效劳成为目前最为热门、迫切的课题。行动通讯的应用课题相当广，从数位讯号处理
4、、射频电路、天线工程、电磁相容、电波传播、通讯通道容量、到讯息传输与交换网路问题等都持 续的被研究探讨。本计画的目的就是结合本校各科系，积极开展无线通讯 包含短距及长距及行动通讯网路规划设计的相关实务技术，如行动通讯 网路、电脑模拟、无线通讯、电磁理论、微波工程、通讯系统及光纤通信应用等研究开发。本计画除了可开展无线通讯及行动电脑网路技术及观念 夕卜，还可顺应未来宽频通讯及行动网路的趋势，结合现在及未来台湾迫切 需要的技术如无线区域网路包含蓝芽、IEEE 802.11a/b/g、UWB与三代/B3G/4G无线行动通讯网路以及有线通讯的 xDSL, PLC, Cable Modem与高 速光纤通
5、讯，为台湾业界提供培训未来的人才需求。为完本钱计画的目标， 本校特别成立无线通讯研究中心，专司计画的进行，并将负责完成通 讯原理模拟特色实验室及高阶无线通讯教学实验室硬体及软体的建 设，以利教学、推广、及研发工作之推展，一方面提昇本校教师的实务能 力，另一方面那么建立本校重点特色。整体计画英文摘要 Keywords: mobile com muni catio n, com muni cati on n etwork, Satellite com muni cati onThe esse ntiality of the mobile com muni cati ons could allow
6、users to get in formatio n no matter where they are. Accord ing to pers onal n eeds, people may com muni cate with others via differe nt devices, such as no tebook, mobile pho ne, PDA or in tellige nt telepho ne etc, to access various in formati on types which would be expressed by voice, visual and
7、 database et With the developme nt of global world wide web and wireless com muni cati on, the users of world wide web or wireless com muni cati on also fast grow ing, it n eed widely varieties to fulfill such eno rmous users; therefore, it is very importa nt and urge nt to provide adva ncec level c
8、om muni cati on service for mobile devices.The applicati ons of mobile com muni cati on are quite various, in clud ing DSP RF Circuit、 antenn atech no logy. The task of this study is focus on positively developed the wireless com muni cati on (in clud ing short dista nee and long dista nee) and the
9、releva nt tech niq ues of thas wireless com muni catio n、 mobileThis study would be carriedstudy not only develops the wirelessmobile com muni cati on n etwork desig n, suchcom muni cati on n etwork microwave engin eeri ng .cooperation with different departments. Thiscom muni cati ons and the tech n
10、ique of the mobile computer n etwork, it may also greet the age of the boardba nd com muni cati ons and mobile n etwork in the future. Furthermore, thisstudy comb ines several tech niq ues which are n eed for Taiwa n in dustry both in the prese nt ai future; they are wireless local area network incl
11、uding Bluetooth, IEEE812.11a/b/c, UMB, three gen erati ons/ B3G/4G wireless mobile com muni cati on and wire com muni cati on xDSL, PLC Cable Modem and high speed fibre com muni catio n. This study also cultivates the tech ni cia ns for Taiwa n. To fulfill the task, the Wireless Communi catio n Rese
12、arch Centre isestablished for this purpose and specifically precedes this study. The Communication principle lab and Advance Wireless Communication lab are establishing to aid teaching, generalized and R&D; it could promote the ability of teachers and establish the speciality of NTIST.年度计画执行成果中文摘要一、
13、软硬体设备建置实验室建置1、建置高阶通讯实验室一间：提供老师所需设备及电通系系学生通 讯专题制作实习场所，充分发挥设备功能。2、建置电路模拟实验室：提供师生从事高频电路设计与模拟。二、举办研习会举办无线行动通讯技术应用研讨会1於92年11月27日举办无线行动通讯技术应用研讨会，共有本校 各系科师生96人及68位校外人士参加。2、研讨会中安排4位专家学者针对最新无线通讯技术与开展作专题 演讲，会场同时展示无线通讯量测仪器与通讯研究中心研发成果 发表。三、教案编纂 由本计画主持人招集相关领域教授编写通讯根底科目教案，以利计画的推广。1. 由电通系詹勳鸿老师撰写通讯导论教案。2. 由电通系许俊彦老师
14、撰写工程数学教案。3. 由电子系孙惠民老师撰写电磁学教案。4. 由电子系张献中老师撰写单晶片微电脑教案年度计画执行成果英文摘要I. The establishme nt of facilitiesThe establishme nt of labs1. The establishme nt of the adva need com muni cati on lab is pla ned to provide the researcfacilities for teachers and preparati on of project for stude nts, which could opti
15、mize completely the facilities.2. The establishme nt of the desig n and simulati on of high freque ncy circuit.II. The activity of conference1. The activity of conference for wireless mobile com muni cati on was place on Nov. 27th,2003, there were nin ety-six people from NTIST and sixty-eight from o
16、ther atte nded this conferen ce.2. There are four specialists givi ng a talk for the latest wireless com muni catio n tech nique,device and developme nt; otherwise, the wireless com muni cati on equipme nt and the products created by the wireless com muni catio n research centre are also exhibited.I
17、II. Preparati on of the accessory teach ing eve ntsTo fulfill the gen eralizati on of this study, there are several releva nt associate professors to prepare the accessory teach ing eve nts for com muni cati on.1. The guideli ne of com muni cati on was prepared by Dr. H.H. Cha n from departme nt ofc
18、omputer and com muni catio n.2. The engineering mathematics was prepared by Mr. J.Y. Hsu from department ofcomputer and com muni catio n.3. The electromagnetics was prepared by Dr. H.M. Sun from department of electronicengin eeri ng.4. The mono chip was prepared by Mr. S.C. Chang from departme nt of
19、 electro nicengin eeri ng.年度计画执行内容及成果说明:计画目标：本计画可分为两大开展目标：短距离无线通讯与长距离无线 通讯技术研究与人才的培育。1、短距离无线通讯研究方向及目标：随着全球无线通讯市场的蓬勃开展与各国 普及率的逐渐升高，结合 网际网路与无线通讯的无线上网已广受瞩目；而由於其商务应用一行动商 务可能带来的庞大商机已经成为无线通讯业者下一波的新焦点。有监於此， 本校特别设立专题研究室专门从事短距离无线通讯技术研发与学术理论研 究。近年来应用在短距离无线通讯的两大主要技术为蓝芽与红外线，本计画 也针对此两大技术加以研究应用并开发新的成品。1. 蓝芽技术蓝芽，是
20、一种短距离无线传输技术。起初是Ericss on 易立信为了取代传统电缆线而开始开展，然而很快地，人们便发现它的可能性不仅於 此，也就是说，当赋予计算能力行动化後，将能衍生出无数应用的可能性。 也因此许多公司纷纷投入，组成目前主导蓝芽开展的蓝芽特别兴趣小组Bluetooth SIG,参与厂商包括：Ericsson 易立信、Nokia 诺基亚、 IBM 国际商业机器、In tel 英特尔、Toshiba 东芝、3Com Motorola摩托罗拉、Microsoft 微软与Luce nt 朗讯等，超过1400个成员， 是成长极为快速的 SIG之一。且 1999年 IEEE 802.15 Wirel
21、ess Personal Area Network Group成立时，亦决定采用蓝芽作为 IEEE 802.15标准的基 础。蓝芽计画主要的目标乃在於提供一个通行全世界的无线传输环境，连结所有行动设备之间的资料传输效劳，这些行动设备包括行动 、无线 、笔记型电脑、PDA数位相机、印表机、投影机、区域网路，皆可透 过蓝芽的无线电波来互相沟通，而蓝芽晶片的开发乃是於1994年 大厂Ericsson与Nokia，自行研发短距离无线通讯技术，以便於 和其他可携 带式装置互传讯息，本计画所采用的蓝芽晶片乃是由ERICSSONS司所制造，编号为ROK 101 008它是一颗短距离点对点通讯且可程式化的无线
22、电 模组。蓝芽模组本身提供资料和语音传输的效劳，且蓝芽模组与主控制器之 间的沟通必须透过UART及 PCM界面。2.室内红外线通讯近年来人类的生活随着通讯科技的进步对於无线通讯系统依赖有逐年 增加的趋势，但随着人们大量的使用微波无线通信，以至於可以使用的频率 波段越来越短缺的趋势。在 1980年代Prof. Gfeller (IBM Zurich Lab) 率 先提出利用红外线做为室内无线通信的传输媒体，它可以解决频率波段缺乏 的问题，但在那个年代里因为红外线的发射零件(Laser Diode)与接收零件(Photodiode)并不是那麽普遍且价格昂贵，所以人们并没有非常注意它，直到1990年
23、代开始因Laser Diode与Photodiode的使用普及化且价格 降低与技术方面也趋近成熟，所以不管是学术研究单位或工业研究单位开始 重视研发红外线无线通信产品。现今市场上我们可以发现有很多电脑产品，如手提电脑，列表机、键 盘等配备有红外线(IR)的产品。但这些产品有一个很大的缺点为必须在固定 的角度才能传输(换句话说此系统并不能随意移动)或传输数度太慢，导致此 系统不能发挥无线通信的最大功能。所以各研究单位开始着手进行提昇系统 的功能。他们利用红外线的反射功能来传递讯号，但此系统有着非常多的问 题如红外线发射功率太强会有危险，Photodiode的接收面积太小，与通信 通道有着非常多的
24、障碍，包含背景光源杂讯太强(Background Noise)，通道响应(Impulse Response) ，Photo-diode 的频率响应(High Capacitanee)， 及如何降低红外线的危险(Safety)等，这些障碍都是现阶段极须克服的。基 於以上的种种原因，本组将从理论与实作并进的方式，解决室内红外线无线 通讯系统的障碍，来提昇室内红外线无线通讯系统的功能与开展。二、长距离无线通讯研究方向及目标：我国目前积极投入卫星事业之开展，但仍落後先进国家10年之多，苏联、美国、德国、法国、英国、中国大陆、日本，乃至於印度、等国， 都已成功发射卫星进入太空，而由我国完全自制开发的Y
25、amsat微卫星仍在开展阶段中，我国可谓在於卫星事业的萌芽阶段，因此积极从事无线电及卫 星通讯相关研究是非常重要的议题。我们可藉由操作它国之卫星，进行研究 实验，吸收相关知识经验，以做为我国卫星开展之借镜，积极推广普及卫星 相关知识教育，以为我国培育更多卫星相关人才。本计画以业余微卫星通讯为目标，建构一套适合大学科技系所使用的卫 星通讯地面站，训练学生卫星通讯实务技术，包括卫星轨道计算、卫星追踪、 指令接收与传送、遥测资料接收与分析、天线控制、都卜勒效应之影响，并 测定卫星通讯地面站的通讯能力范围、操作模式、操作程序、精确度、误差 值、可靠度、等等，同时亦实际操作研究目前运行於太空中之业余微卫
26、 星各种通讯功能，操作模式及方法，提供学生理论与实务验证的学习环境， 并可作为其它相关研究实验室成立之参考依据。另外配合国科会太空方案室 於2003年8月发射升空的Yamsat蕃薯号微卫星实验，同步进行信标讯号之 追踪监测，并进行遥测资料接收与分析。另外也参加低轨道气象卫星NOAA15 NOAA1、APT HRPT讯号接收解码，同步气象卫星 GMS-5 WEFA 讯号接收解码。预定操作之业余微卫星编号为RS-12/13、RS-15、AO-10UO-14 AO-27 FO-20 FO-29 A0-40 SO-41 PCSat MO-46 NO45 NO44 SO-33、Yamsat(蕃薯号)及国
27、际太空站 ARISS (Amateur Radio on the Intern ati onal Space Stati on)。另外配合实务专题课程，加强学生通讯模组设计制作能力、高频 量测及卫星讯号分析等实务技术，包括通讯模组的设计制作、高频电路量测、卫星讯号量测、卫星通讯筹载设计及制作测试、自动化量测， 参数的粹取，正确数据的取得，并加强分析与实验验证的能力。本计画也将实作业余微卫星本体，以卫星通讯酬载为主要研究工程，其 中包含高频微波接收发射模组，单晶片整合控制，卫星控制软体，卫星天线， 指令接收与发射，遥测资料传送等等。总计画与分项计画，各分项计画间的整合架构与互动关系随着全球无线通
28、讯市场的蓬勃开展与各国 普及率的逐渐升高，结合网际网路与无线通讯的无线上网已广受瞩目；并且 ，由於预期商务应用一行 动商务可能带来的庞大商机已经成为无线通讯业者下一波的新焦点。配合社 会的潮流与国际的趋势，本校电脑与通讯工程系在成立之初就以结合电脑与 通讯科技为主要开展方向，尤其以无线通讯为电脑与通讯工程系的开展特 色，因应此特色的开展本校电脑与通讯工程系与电子工程系共同成立无线通 讯研究中心Wireless Communication Research Center:此研究中心将 结合两系专业老师并结合对此领域有兴趣的学生与本校相关科系之老师，以 团队方式进行研究。本研究中心现有两间实验室短
29、距离无线通讯研究室与无线电及卫星 通讯研究室包含五个研究小组蓝芽技术应用小组、室内红外线通讯小组、 微卫星通讯小组、气象卫星接收小组与无线电通讯，25位研究人员老师5 位、学生20位。现今研究领域以卫星通讯与短距离无线通讯两大领域，其 包括理论研究与技术应用。组织架构计画管理本计画由电通系与电子系组成之专责工作小组统筹办理，而各项资料编 撰设计由各分组相关人员负责。本计画任务编组各组负责人如下：计画计画总主持人 单片永论电 磁 学学电通系林永一、软硬体设备建置1、建置高阶通讯实验室一间；提供老师研究所需设备及电通系系学生 通讯实习与专题制作实习场所，充分发挥设备功能。2、建置电路模拟实验室；提
30、供师生从事高频电路设计与模拟。二、举办研习会举办无线行动通讯技术应用研讨会会议相关资料如附件1、於民国92年11月27日举办无线行动通讯技术应用研讨会，共有本 校各系科师生96人及68位校外人士其中包含美国业余无线电协会 创始会员暨现任会长 Dr. Perry Klein 参加。2、研讨会中安排4位专家学者针对最新无线通讯技术与开展作专题演 讲，会场同时展示无线通讯量测仪器与通讯研究中心研发成果发表。三、教案编纂由本计画主持人召集相关领域教授编写通讯根底科目教案，以利计画的推广。由电通系詹勳鸿老师撰写通讯导论教案如附件由电通系许俊彦老师撰写工程数学教案如附件由电子系孙惠民老师撰写电磁学教案如附
31、件由电子系张献中老师撰写单晶片教案如附件人力运用情形说明1、计画总主持人：邹宏基教授2 、行政组召集人：林永灿主任、吴宗明主任3 、财务组召集人：会计室洪朝阳主任4 、总务采购组召集人：李世荣总务长5 、实验室建置召集人：蔡耀斌老师6 、课程设计与教材撰写召集人：詹勳鸿老师 经费运用情形说明含学校配合款及措施类别工程/说明金额经费来源资本门/ 经常门教育部 补助经费提供配合 款之机构 及金额资本门建构咼阶无线通讯实验室相关设备如下：电路设计与模拟软体PsPice。高频网路分析仪。PCB雕刻机。 雷射印表机。蓝芽无线通讯实习装置 点 对多、点对点。数位功率计。简易天线分析表。 高频综合分析仪。高
32、阶讯号产生器。3,000,0003,000,0000经常门举办学术研讨会研讨会成 果报告如附件一1. 时间：93年11月27日星期六2. 研习地点：北台科学技术学院国际会 议厅3. 参加对象：全国各大专院校师生 教案编攥：教案成果如附件 二1. 科目：通讯导论单晶片控制工程数学电磁学2. 授课对象：四技与二技学生600,0000北台科 学技术 学院600,000总计3,600,0003,000,000600,000年度计画执行成效请尽量具体、量化 建构高阶无线通讯实验室一间，设备如下：I仪器名称丨数量高频网路分析仪一一台PCB雕刻机一一台雷射印表机三台蓝芽无线通讯实习装置点对点十二组蓝芽无线通
33、讯实习装置点对多五组数位功率计一一台简易天线分析表一一台高频综合分析仪一一台高阶讯号产生器一一台建构电路模拟实验室一间，设备如下:仪器名称数量电脑五十台学校现 有设备通讯系统模拟软体SystemView三十套学校现 有设备电路设计与模拟软体PsPice一套举办学术研讨会，会议议程如下:时间课程演讲者08:3009:00报至V09:0009:20开幕致词北台科技学院邹宏基校长09:2010:30无线行动通讯技术开展趋势大叶大学李金椿博士10:3010:50r休息及参观展示10:5012:00蓝芽无线技术应用与开展北台科技学院詹勳鸿博士12:0013:20休息及参观展示13:2014:30微卫星通
34、讯技术与应用中华卫星协会庄焜亮理事14:3014:50休息及参观展示14:5016:30无线通讯证照推广与人才培育ARES紧急医疗通讯网余台平总召参考文献1. Bluetooth Specification, version 1.0B, Bluetooth SIG, 19992. J. Bray and C.F. Sturman, Bluetooth: Connected Without Cables. Prentuce Hall PTR, 2000.3. F.R. Gfeller, U. Bapst: Wireless in-house data com muni cati on via d
35、iffuse Infrared radiationProceedings of the IEEE, Vol. 67, No. 11, November 1979, pp. 1474-14864. J.M. Kahn., J.R. Barry: Wireless In frared com muni cati on Proceed ings of the IEEE, Vol. 85, No.2, February 197, pp. 265-2985. I. Stojme no vic and Xu Lin Power-aware localized routi ng in wireless n
36、etworks，IEEE Int. Parallel and Distributed Processing Symp., Cancun, Mexico, May 1-5, 2000, to appea6. Deborah Estrin, Ramesh Govindan, John Heidemann and Satish Kumar Next centurychallenges: scalable coordination in sensor networks Proceedings of the fifth annua ACM/IEEE international conference on
37、 Mobile computing and networking.Page：263-2707. August 15 - 19, 1999, Seattle, WA USA8. Guili ng Wang , Wen she ng Zha ng , Guoho ng Cao , Tom La Porta On Support ing Distributed Collaborati on in Sen sor Networks MILCOM 2003, October, 20039. G. Gaubatz, J.-P. Kaps, and B. Sunar, Public key cryptogr
38、aphy in senso n etworks-revisited. 1st Europea n Workshop on Security in Ad-Hoc and Sen sor Networks (ESAS 2004), 2004.十經費運用情形一覽表計畫序號 及名稱本年度核定經費單位：元實際執行數單位：元執行率學校 配合款備註經常門資本門軟 硬體設施費合計經常門資本門軟 硬體設施費合計人事費業務費其他請 說明人事費業務費其他請 說明經常門資本門合計總計畫O0600,00003,000,0003,600,0000600,00003,000,0003,600,000100%100%100%
39、600,00C分項計畫一分項計畫二分項計畫N合計註：一、本表所填各項數據應於經費收支結算表一致。二、經常門執行率未達80%以上或資本門執行率未達90%以上，應於備註說明具體理由，並附相關證明文件，否則將依規定刪 減、停撥下一年度之經費補助或終止補助。十一年度計畫查核點執行情形:計畫序號及名稱年度查核點執行進度落後原因說明超前符合落後計畫 1計畫1. 92年10月底完成儀器設備採購工作及 實驗室建置V2. 92年11月27日舉辦研討會V3. 92年12月15日完本钱專案計畫全部工作V4.計畫二 1計 畫 -二二1.2.3.4.1.2.3.4.1.2.3.4.註：年度查核點之填寫應與核定後之詳細計
40、畫申請書所列內容一致十二所面臨問題與因應措施:一. 面臨問題：1. 無線行動通訊之發展趨勢，正快速朝向5GHZ頻率，數位調變及寬頻帶發展， 相關之通訊量測儀器每台至少都百萬元以上，對於計畫中相關儀器設備採購， 難以用一次計畫案經費購足。2. 電腦與通訊系目前在無線通訊相關領域師資人員較少，相關研究的廣度略有不 足。3. 目前無線通訊研究中心之短距離通訊實驗室與長距離無線通訊實驗室分別於 校內兩棟不同大樓內，對於相關資源之整合與支援較為困難。4. 關於計畫中解決通訊死角之問題，針對接收機的靈敏度及天線增益著手，其中 接收機所用之SUPER LOW NOISE H元件採購相當困難主要為購買量少及無
41、 代理商及價格問題，另外當接收靈敏度提高時，手持通訊系統極易受環境及 人體影響，因此不斷提高靈敏度並非良好做法；另外接收天線增益與天線大小 有絕對的關係，因此手持通訊系統的天線增益被限定在一定的範圍內。5. 發展無線通訊研究與人才培訓，除硬體設備之建置外，教案內容與課程安排也 非常重要，欲成功推動本計劃集合本校電子與電通系所有相關教師討論課程與 教案編輯，但因計劃時程太短，以致於無法完成全部課程教案。二. 因應措施：1. 為解決高頻率與數位通訊及寬頻帶訊號量測問題，擬配合教育部九十四年度重 點特色發展計畫提出第二期計畫。2. 電腦與通訊系擬於九十四年度增聘無線通訊專長教師兩名，增加相關研究的廣 度與深度。3. 電腦與通訊系擬於九十四年度將短距離通訊實驗室與長距離無線通訊實驗室， 搬遷至新蓋完成之大樓同一層，有效整合儀器設備及相關資源。4. 無線行動通訊系統應從通訊基礎建設，如無線存取點AP或是行動基地台著手 解決通訊死角之問題，通訊基礎建設可適度加大天線尺寸或是再提高靈敏度， 應特別注意訊號之涵蓋範圍，必要時可增設訊號中繼器，但時間延遲可能又是 另外一個議題。