一、项目名称详解.PDFVIP

一、项目名称 无线移动通信基础传输理论与技术 二、申报奖种 山东省自然科学奖 三、申报单位 山东大学 四、推荐单位意见 我单位认真审阅了该项目推荐书及其附件材料，确认全部材料真实有效，相 关栏目均符合山东省科学技术奖励的填写要求。 无线通信技术是我国信息化建设的重要支撑技术之一。随着物联网、移动互 联网等新兴产业的迅速发展，现有无线通信技术正面临更多的要求与挑战。一方 面，通信业务类型的多样化与高速率要求无线信息传输技术具有更高性能，而另 一方面，无线资源的短缺需要资源管理策略更加高效。针对上述要求与挑战，该 推荐项目“无线移动通信基础传输理论与技术”从建立随机信道的数学模型入手， 以物理层信息传输关键技术以及无线网络多维度资源优化配置为主要方向，展开 系列研究工作。项目在无线移动衰落信道建模、高效多天线传输理论与技术、用 户最佳自适应接入、高容量多用户传输、以及多域、多协议层资源协同优化等方 面取得了诸多成果，形成了较完备的无线通信系统优化设计理论及诸多关键技 术。研究成果具有重要的理论意义和广阔的应用前景。 该课题组治学态度严谨，科研成果丰硕，具有较高的学术水平。围绕该项目， 课题组进行了持续细致的研究创新工作，相关研究成果已在诸多领域顶级期刊、 以及相关国际学术会议上公开发表。所发表论文被SCI、EI 收录60 余篇；申请 与该课题相关的国家发明专利7 项并全部获得授权；在项目支持下，共培养博士 研究生10 名，硕士研究生15 名。 对照山东省科学技术奖授奖条件，推荐该项目申报2017 年度山东省自然科 学奖一等奖。 五、项目简介 无线移动通信为信息交互提供了管道与枢纽，是提升社会信息化水平、推进 国家“互联网+ ”战略实施的关键引擎。随着国民经济的发展，人们对无线通信 的需求与日俱增，要求新一代通信技术提供更高的服务质量与更快的数据速率。 然而，可供无线移动通信使用的频谱资源几乎分配殆尽，大量消耗能量资源以满 足人们的需求，又与绿色可持续发展的宗旨相悖。因此，如何在有限的频谱和能 量资源上满足爆炸式增长的业务需求，成为无线移动通信技术发展面临的巨大挑 战。针对这一挑战，本项目以实现系统频谱效率与能量效率最优为目的，开展了 系列研究。项目从探寻电磁波传播规律入手，建立了可准确刻画信道随机特性的 数学模型，针对物理层信息传输领域，研究设计了具有高频、能效的核心空口技 术，探索了无线通信网络中多维度资源的优化配置，构建了多协议层多域资源联 合优化理论体系。项目最主要科学发现包括： （1）无线移动衰落信道建模：基于MEDS 与LPNM 算法，提出了新型非相 关瑞利波形生成方法，所产生波形可精准逼近实际无线传播环境。同时，将收发 机移动造成的非同向散射特性纳入研究，基于IMMEA，提出与电磁波统计特性 更吻合的低复杂度移动信道模型，为设计高频、能效的关键传输技术提供理论依 据。 （2 ）高效多天线传输理论：针对MIMO 多载波调制，发展了新型空时编码 技术，提出了基于矩阵零空间理论的分层译码方案，突破了传统方案复杂度高、 时延大的瓶颈，有效提升系统能效。针对序号域调制这一利用空间复用增益的新 思路，设计了结合重叠编码调制与空间调制的新型传输技术，以较低的复杂度代 价获取了频效的提升。 （3 ）用户最佳自适应接入：针对网络中的用户实时机会接入问题，构建了新 型自适应随机抽样理论体系，以最小代价快速有效获取接入信道时变参数，确保 用户实时、准确接入网络，提高了网络频谱效率。 （4 ）高容量多用户传输：针对多载波调制 IDMA 多用户传输系统，推导出 系统容量上下界，从理论上揭示了用户分组与载波分配方案对系统传输性能的影 响。利用图论二分图匹配原理，设计了最优用户分组传输方案，使系统容量逼近 理论上界。 （5 ）多协议层、多域资源协同优化：创建了新型多协议层协同优化体系，提 出了具有时延感知能力的跨层资源优化架构，实现系统整体能耗的最小化；针对 能量自给的通信网络，创造性地提出了时域资源最优分割的一般性准则，设计了 最优时隙分配算法，在系统能效要求约束下，最大化系统频谱效率。 本项目研究从最基础的信道建模展开，发展至点对点通信的关键空口技术， 进而扩展至多用户通信场景，最终实现整个网络的资源优化配置，由点到面，形 成了一套较完备的无线移动通信传输理论体系与具体关键技术，实现了频