[00140940]大规模用户接入网络谱效与能效优化理论与方法

随着移动终端的急剧增加,以感知器为基础的智慧城市、智能家居、智能电网、智能交通、健康医疗等物联网领域的快速发展,超高清视频、虚拟现实、增强现实、在线游戏等高速率高用户体验业务逐渐兴起并以超乎预期的速度持续地迅猛发展,5G和未来无线通信网络正面临“大规模用户广域连续接入”、“热点区域超高容量”、“低功耗高能效”、“短延时长服务”等四大基本问题。针对这四大基本问题,亟需引入非正交多址接入技术,推动无线通信网络从正交多址接入机制向正交与非正交的混合多址接入技术变革。 该项目面向国家重大需求和国际学术前沿,经过5年的持续攻关,发现了大规模用户接入网络谱效与能效提升机理,建立了多种基于非正交多址接入机制的网络架构,发展了非正交多址接入机制下谱效与能效提升的资源优化理论与方法,提出了非正交多址接入机制下信息安全传输机制,取得了重要的科学发现与成果应用。 1：大规模用户接入网络谱效与能效提升机理：发现了引入功率域的非正交多址接入机制对谱效与能效提升的作用,揭示了非正交多址接入机制与云无线接入技术、频谱共享技术和毫米波通信技术相互作用机理,建立了基于非正交多址接入机制的云无线网络架构、基于非正交多址接入机制的认知无线电网络架构和基于非正交多址接入机制的毫米波通信网络架构,为解决“大规模用户广域连续接入”、“热点区域超高容量”和“短延时长服务”等三大难题提供了网络架构方案。 2：大规模用户接入网络谱效与能效提升的资源优化理论与方法：发现了大规模用户接入网络中谱效与能效矛盾机理,分别建立了非正交多址接入机制下云无线网络和毫米波云无线网络的谱效和能效优化问题框架,提出了谱效和能效提升的非凸优化理论,分别设计了最佳谱效和能效的资源分配策略,证实了非正交多址接入机制相比于正交多址接入机制在牺牲用户接收机设计复杂度情况下能有效提升频谱效率和能量效率,为解决“低功耗高能效”难题提供了资源优化方案。 3：非正交多址接入机制下信息安全传输机制：针对大规模用户接入网络引入非正交多址接入机制面临因频谱开放性导致信息传输安全性难以保证的问题,提出了安全性提升的协作非正交多址接入方案,推导了安全中断概率,建立了联合分析大规模用户接入网络的安全性和可靠性框架,证实了所提方案能有效提升大规模用户接入网络的信息传输安全性,为解决大规模用户接入网络面临信息安全传输难以保证的难题提供了新型传输机制。 该项目3篇代表性论文均为IEEE顶级期刊论文,其中两篇入选ESI前1%高被引论文,Google Scholar他引171次;获得IEEE Life Fellow、美国国家科学院院士、美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士H. Vincent Poor,IEEE Fellow,英国工程院院士Lajos Hanzo,IEEE Fellow加拿大工程院院士Xuemin Shen, Halim Yanikomeroglu, Octavia A. Dobre等10位院士和40位IEEE fellow正面评价;受邀担任了国际通信顶级期刊IEEE Transactions on Communications, IEEE Systems Journal, IEEE Wireless Communications Letters等期刊编委;培养了中国科协青年托举工程人才1名,江西省杰出青年基金获得者1名,取得了重大社会和经济效益。