《移动终端协作通信基础理论研究》

点击下载 ⇩

无线数据业务需求不断攀升,蜂窝网络基于固定接入点(基站)的通信方式受限于资源的“边界效应”,面临容量瓶颈的重大挑战。基于“移动终端接入点”的移动终端协作通信可以有效提升蜂窝网络容量,是国际通信学科的研究前沿和热点。然而其网络容量提升的内在机理、信道建模及信号可靠传输方法等都是亟待解决的极具挑战性的难题,这些问题的解决将为蜂窝网络的发展提供重要科学支撑。

该项目在科技部青年973、国家自然科学基金等项目的持续支持下,建立了蜂窝网络控制下的移动终端协作自组织网络(D2D-LAN)架构,揭示了这一新型架构下的网络容量机理,阐明了其信道建模方法和模型,提出了安全可靠传输和优化方案,涵盖主要科学发现如下:

1.移动终端协作网络容量机理:揭示了移动协作终端和网络容量指数递增的尺度规律(Scaling Law),建立了D2D-LAN的新型网络架构,阐明了在蜂窝网络中引入“移动终端通信自由度”提升网络容量的方法,其性能逼近了蜂窝网络容量界。日本东北大学N.Kato教授(IEEE Fellow、IEEE Network Magazine主编)指出“该项目建立了一种新颖的移动终端协作自组织网络架构,通过引入终端自由度提升网络容量”。

2.移动终端协作信道建模方法:揭示了移动终端协作信道下由于散射体造成的特有动态物理性质,提出了基于动态散射体密度的几何统计信道建模方法,首次建立了包含完整通信场景和频段的终端间协作信道模型。加拿大滑铁卢大学S.Shen教授(英国皇家科学院/加拿大科学院/工程院三院院士)认为“该项目对于移动终端间协作系统的研究和设计有着非常重要的作用”。

3.移动终端协作安全传输方法:给出了移动终端协作网络中的物理层安全容量,阐明了路由选择对网络安全性能的影响,提出了自适应无线网络安全编码,实现了在物理层的信息安全通信。美国普林斯顿大学V.Poor教授(美国科学院/工程院/艺术与科学院三院院士、中国科学院外籍院士)评价“该项目的优化方案实现完全路由分级,从而提升了无线网络的安全性能”。

项目8篇代表性论文被SCI他引702次,其中1篇入选ESI热点论文、5篇入选ESI高被引用论文;1篇获IEEE Communications Society(ComSoc)“Leonard G. Abraham Prize”(通信领域IF最高期刊IEEE JSAC最佳论文,亚洲唯一)。基于该项目的科学发现,有6项提案被全球第五代移动通信(5G)标准采纳;开发研制的移动终端协同多跳通信系统原型样机获得2015年ACM SIGMobile旗舰会议MobiHoc最佳演示奖(中国唯一)。

第一完成人是国家杰青以及首届青年973项目负责人,第二完成人是国家优青;第一和第二完成人获得IEEE ComSoc亚太区杰出研究学者奖;第一完成人在IEEE ComSoc旗舰会议(ICC和Globecom)做该项目相关的Tutorial 8次。

项目主要成果获得2017年度教育部自然科学一等奖。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。