[00125109]高谱效高能效的大规模天线通信系统无线传输理论与方法

第五代移动通信（5G）是信息通信领域的国际学术前沿,更是我国重大战略发展方向之一,因其在新一代信息技术领域的基础性作用而成为中美技术之争的焦点。大规模天线技术在理论上可成倍提高无线通信系统的频谱效率和能量效率,是业界公认的最具代表性的5G核心技术之一。然而,该技术在5G中的实际应用面临着高维信道信息获取开销过大、复杂射频电路功耗过高等瓶颈问题。 该项目在国家重大专项等项目的支持下,深入挖掘和利用大规模天线通信系统在角度域、空间域、功率域的信道特征,提出一套高谱效高能效的大规模天线通信系统无线传输理论与方法,大幅提高通信系统的频谱效率和能量效率。主要发现点包括： （1）建立大规模天线系统高维信道信息获取理论框架。利用信道角度域稀疏性,突破传统多天线系统的“正交导频”设计范式,建立“重叠导频”设计框架,提出信道子空间码本。获2016年Electronics Letters年度唯一最佳论文奖（中国大陆首次）。加拿大工程院院士Robert Schober教授评价研究工作 “巧妙地解决了大规模天线系统中颇具挑战性的信道估计问题”。 （2）提出大规模天线系统模数混合预编码的设计准则。挖掘信道空间域自由度,建立模数混合预编码能效优化模型及设计准则,提出子连接串行优化范式,有效解决谱效与能效的联合优化难题。获2019年《中国通信》最佳论文奖。美国科学院院士Vincent Poor教授评价研究工作 “是准最优的,能量效率比现有方法更高”。 （3）揭示大规模天线系统功率域复用传输机理。基于信道功率域差异化特性,提出等效信道优化方法,突破大规模天线系统功率域复用中用户信道差异较大的经典假设。获2020年IEEE通信学会伦纳德·亚伯拉罕奖（IEEE JSAC年度唯一最佳论文奖）。加拿大工程院院士Victor C. M. Leung教授评价研究工作“首次提出了波束空间多天线功率域复用概念”。 相关成果获IEEE通信学会伦纳德·亚伯拉罕奖等期刊最佳论文奖5次,获通信领域旗舰会议IEEE ICC最佳论文奖等国际会议最佳论文奖5次,谷歌学术引用10468次,单篇最高1725次。项目第一完成人获国家优秀青年基金资助、获评2020年科睿唯安高被引科学家候选人。提出的信道信息获取理论框架经中国移动5G硬件平台实测,可降低导频开销50%;提出的信道子空间码本是华为主导的5G增强型Type II码本的重要组成部分,已写入5G标准;提出的子连接模数混合预编码优化范式外场实测峰值速率达11 Gbps,是当前4G系统的11倍,已广泛应用于华为商用5G通信基站。