The Innovation | SparkLink：超低时延和超高可靠的无线短距离通信技术

导 读

随着万物互联时代的到来，不断涌现的新兴应用对通信的要求越来越高，对部署的去线缆化诉求越来越强，这为传统的无线短距离通信技术带来了巨大的挑战。本文介绍了一种超低时延、超高可靠的新型无线短距离通信技术SparkLink，该技术能达到20.833微秒的空口时延和99.999%的传输可靠性，可应用于智能汽车、智能制造、智能终端、智能家居等多个高价值场景。

图1 SparkLink典型应用场景

目前，越来越多的智能化应用为人们的工作与生活提供了高效的服务。这些应用对通信时延和可靠性提出了越来越高的要求（如：远程医疗要求小于1毫秒的传输时延，工业闭环控制要求至少99.999%的可靠性），这给传统的无线短距离通信技术带来了巨大的挑战。SparkLink作为一种超低时延、超高可靠的新型无线短距离通信技术，能达到20.833微秒的时延和99.999%的可靠性。

为实现超低时延，SparkLink设计了一种超短帧结构，该结构通过利用共享开销符号的方法，将帧长度缩减至20.833微秒。为实现超高可靠，SparkLink采用了Polar编解码和混合自动重传（HARQ）机制。Polar编解码是目前唯一被理论证明能达到信道容量的信道编解码机制，比Wi-Fi 6所采用的具有稀疏校验矩阵的奇偶校验码（LDPC）纠错能力更强。混合自动重传能合并初传和重传的有效信息，有效降低重传次数。

图2 SparkLink关键技术。A 超短帧结构；B Polar编解码

SparkLink的超低时延、超高可靠特性使其可被用于多种应用场景：

在智能汽车场景中，SparkLink能实现无线替代有线，同时提供可媲美有线通信的时延和可靠性。典型的应用包括车载主动降噪、电池管理、车载信息与娱乐等。

在智能制造场景中，实时、精确的自动化控制十分关键。SparkLink不仅能满足工业闭环系统微秒级时延和99.999%的可靠性要求，还有利于设备的灵活部署。典型的应用有自动导引车（AGV）和机械臂等。

在智能终端场景中，多终端设备间经常需要实现无缝合作。以无线耳机为例，SparkLink能在10毫秒内将无损音频数据传输至耳机，并确保左右耳机间微秒级的同步，提升音乐体验。典型的应用还包括实时互动游戏和多屏互动等。

在智能家居场景中，为提升观影效果，SparkLink能以低于10毫秒的时延支持8K视频传输，同时保证99.999%的可靠性，避免花屏等现象的出现，提高了智能家居体验。典型的应用还有7.1环绕立体声和自动灯光控制等。

总结与展望

本文介绍了SparkLink的关键技术：超短帧结构、Polar编解码及HARQ重传机制。在这些技术的支持下，SparkLink能达到20.833微秒的时延和99.999%的可靠性。SparkLink拥有丰富的应用场景，可以支持智能汽车、智能制造、智能终端、智能家居等场景下的广泛应用，满足严苛的时延和可靠性需求。SparkLink还会继续进行技术优化和完善，不断提升通信性能。

责任编辑

郭伟伟    青岛大学

韩金鸣    首都医科大学

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(23)00014-0

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第二期以Letter发表的“SparkLink: A short-range wireless communication protocol with ultra-low latency and ultra-high reliability” (投稿: 2022-10-20；接收: 2023-01-24；在线刊出: 2023-01-30)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100386

引用格式：Gao M., Wan L., Shen R., et al. (2023). SparkLink: A short-range wireless communication protocol with ultra-low latency and ultra-high reliability. The Innovation. 4(2),100386.

作者简介

高明晋，中国科学院计算技术所副研究员。主要从事宽带无线通信技术、无线通信基带处理算法及软硬件实现的研究和开发工作。主持工信部面向典型行业的工业互联网“5G+边缘计算”服务平台项目子课题、北京市科技计划课题“基于新短距技术的音视频原型设备研制及示范应用”子课题等课题项目，作为核心骨干参与中科院先导预言项目“5G矢量处理器及基带芯片研究”、国家科技重大专项“面向C-RAN的低功耗通用处理器平台研发”等多项课题。

万蕾，博士，毕业于北京理工大学通信与电子系统专业。华为公司Fellow，华为智能汽车解决方案BU政策与标准专利部部长。曾任华为无线网络标准专利部部长、CCSA TC5副主席、中国IMT-2020推进组专家组成员，全程参与4G和5G移动通信系统标准化工作，2019年荣获3GPP终身成就奖。现任全国汽车标准化技术委员会智能网联汽车分技术委员会委员、汽电标委副主任委员、全国产品缺陷与安全管理标准化技术委员会（AAC-TC463）委员，深耕车载通信计算架构、自动驾驶、高精地图、网络安全、功能安全和预期功能安全等智能网联汽车关键领域。

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