项目名称宽带无线通信中的多域多点协同传输理论研究项目完成人

协同宽带无线通信研究进展◇陆建华清华大学电子工程系通信与微波研究所,北京100084收稿日期:2009-9-24 修回日期:2009-12-1本文作者:陆建华,教授,l u j h @w m c .e e .t s i n g h u a .e d u .c n 。

研究资助:国家973计划(2007C B 310600)。

摘　要　国家973计划项目“多域协同宽带无线通信基础研究”于2007年立项。

该项目围绕国家“新一代宽带无线通信网络”重大专项等发展需求,探索从根本上提高频谱资源利用有效性的基础理论,力争实现宽带无线通信技术体系及核心关键技术的创新。

本文介绍了该项目的立项背景、科学问题和研究课题设置,以及项目在多域协同通信系统体系框架、低信噪比信号同步、多极化天线小型化、异构网络融合等方面取得的主要创新研究成果。

最后,对该项目下一阶段的研究工作进行了展望。

关键词:多域协同　宽带无线通信　研究进展中图分类号:T N 92　文献标识码:A 文章编号:1009-2412(2009)06-0022-03一、引　言 以移动通信、无线局域网等为代表的无线网络已成为世界各国重要的高新技术支柱产业[1]。

然而,已有的和即将推出的系统在无线资源综合优化利用等方面存在局限性,仍然不能很好地解决有限的频谱资源与迅速增长的业务需求之间的矛盾,由此产生的无线通信瓶颈问题日益突出[2]。

出现这些问题的根源在于这些系统的多业务宽带化技术演进往往受到“边界效应”的制约。

“边界效应”源于经济学的概念,指单一品种投资的后期收益空间越来越小,趋于饱和[3]。

与之类似,传统的无线通信体系框架主要基于资源独立优化的使用模式,在此基础上演进和发展的技术具有局部优化的特征,进一步提升频谱资源利用率往往受到各种“边界效应”的制约。

较大幅度地提高频谱资源利用的有效性需要构建新的体系框架。

协同宽带无线通信将为构建这种新型的体系框架提供可供探索的理论和技术途径。

中国电信相关技术及⽂件第⼀部分中国电信（2011）89号《中国电信集团⽹络发展指导意见（2010版）》（节选）前⾔当前及今后⼏年，国民经济平稳较快发展、社会信息化需求持续旺盛和国家培育发展新⼀代信息技术新兴产业政策为企业发展提供了有利的外部环境；移动互联⽹的迅猛发展和三⽹融合试点启动对⽹络的业务⽀持和差异化竞争能⼒提出了更⾼的要求；光纤接⼊、云计算、物联⽹、LTE、下⼀代互联⽹等新技术逐渐成熟，给⽹络演进注⼊了新的驱动⼒。

同时，企业EVA提升和节能减排的严峻形势，要求进⼀步优化投资结构，盘活挖潜现有资源，降低⽹络成本，突出⽹络发展效益。

集团各级⽹络发展部门应充分认清形势，准确把握企业"⼗⼆五"深化战略转型对⽹络发展的要求，抓住今后2-3年重要的战略发展机遇期，在加快推进基础⽹络的宽带化、IP化、融合化、扁平化和业务⽹络整合的基础上，构建新⼀代全业务智能⽹络和统⼀开放的综合业务平台体系。

要做⼤做宽通道，提升⽹络智能⽔平，保持3G和宽带能⼒领先优势；做强做优平台，推进平台整合，加强能⼒开放，⽀撑内容与应⽤的快速引⼊，提升⽹络与平台价值，实现产业链的合作共赢。

要关注新增⽹络资产的结构和价值、存量资产的挖潜盘活，推进共建共享和节能减排、降耗增效，⽀撑企业 EVA 的改善，实现可持续发展。

做⼤做宽通道，实现⽹络能⼒的规模发展。

充分认识光进铜退的战略意义，统筹规划、系统组织、⼤⼒实施FTTH建设与改造，在"⼗⼆五"末实现南⽅城市地区光纤接⼊全覆盖，按需提供百兆接⼊。

积极实施铜缆退⽹，推进语⾳接⼊IP化。

加快部署具备多业务接⼊和远程管理能⼒的家庭⽹关和企业⽹关。

扩⼤3G⽹络覆盖，优化资源配置，提升⽹络利⽤率；加强WiFi有效覆盖，扩⼤对3G的分流⽐例，提⾼WiFi⽹络的可运营、可管理能⼒。

根据接⼊宽带提速、三⽹融合、移动互联⽹等带来的流量尤其是视频流量的快速增长，加强IP、传输城域⽹与⾻⼲⽹的扩容优化，提升IP⽹络的全业务承载能⼒，做好全⽹IDC、CDN的统⼀规划建设。

提名国家自然科学奖项目公示提名国家自然科学奖项目公示项目名称移动终端协作通信基础理论研究提名单位教育部项目简介：未来无线数据流量增长将超出网络负载能力，由于“固定基础设施数量以及接入信道”的限制，传统通过密集部署提升网络容量的方案受到严峻挑战。

因此，要从进一步提高无线频谱资源利用的有效性，需要改进现有的无线通信体系框架，引入新的“通信自由度”，这是一个挑战性的问题，解决该问题将为蜂窝网络发展提供重要科学支撑。

该项目在国家自然基金委优秀青年基金和青年973等项目的持续支持下，在传统蜂窝网络中增加“移动终端直通协作层”，揭示了通过终端复用提升网络容量机理，建立了协作信道模型，提出了高效传输和优化方案。

主要科学发现如下：1. 揭示了移动终端复用提升网络容量机理：发现了移动接入点数量和网络容量指数递增的规律，首次提出了通过在蜂窝网络中引入终端通信自由度提升网络容量的方法，建立终端直通局域网络架构和优化理论，逼近了蜂窝网络容量极限。

2. 建立了移动终端间协作通信信道模型：提出了基于动态散射体密度的终端间直通几何统计信道建模方法，首次给出了区域散射体密度的概念，建立了一套完整的终端间协作信道模型，已被广泛作为无线终端间协作通信技术理论研究的统一信道平台。

3. 提出了移动终端网络安全传输和优化方法：阐明了动态拓扑结构的多跳终端协作系统中路径选择对网络性能的影响，剖析了移动中继信道安全容量，提出了自适应无线网络安全编码，大幅度提升无线中继系统的鲁棒性。

8篇代表性论文被SCI 论文他引700余次，其中5篇入选ESI高被引用论文, 1篇获IEEE ComSoc的伦纳德•亚伯拉罕奖（Leonard G. Abraham Prize，IEEE JSAC最佳论文奖）。

共发表SCI 论文50 余篇，相关工作获得专利8 项，5项联合提案被第四代移动通信国际标准规范采纳（3GPP LTE）。

第一完成人是杰青以及首届青年973项目负责人，第二完成人是获得国家自然基金委优秀青年基金和IEEE亚太地区杰出科学家奖。

附件3“宽带通信和新型网络”重点专项2019年度项目申报指南为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》《2006—2020年国家信息化发展战略》提出的任务，国家重点研发计划启动实施“宽带通信和新型网络”重点专项（以下简称“本重点专项”）。

根据本重点专项实施方案的部署，现提出2019年度项目申报指南。

本重点专项总体目标是：开展新型网络与高效传输全技术链研发，使我国成为普适性IP网络和媒体网络技术与产业未来发展的重要主导者，B5G与6G无线移动通信技术和标准研发的全球引领者，并在光通信领域研发达到国际先进水平，为“网络强国”和“互联网+”国家战略的实施提供坚实的技术支撑。

在网络通信核心芯片、一体化融合网络、高速光通信设备、未来无线移动通信等方面取得一批突破性成果，制定产业标准，开展应用示范，打造完善的技术协同创新体系。

本重点专项按照新型网络技术、高效传输技术、一体化综合网络试验与示范3个创新链（技术方向），共部署24个重点研究任务。

专项实施周期为5年（2018-2022年）。

—1—本重点专项部分项目采用部省联动方式组织实施（项目名称后有标注）。

应用示范类部省联动项目，由广东省科技厅推荐，广东省科技厅应面向全国组织优势创新团队申报项目。

基础研究类、共性技术类部省联动项目，各推荐渠道均可推荐申报，但申报项目中至少有一个课题由广东省有关单位承担。

2019年度项目申报指南在新型网络、核心设备、卫星通信、无线通信、光通信、应用示范6个技术方向启动21个研究任务，拟安排国拨经费概算9.7亿元。

凡企业牵头的项目须自筹配套经费，配套经费总额与专项经费总额比例不低于1：1。

各研究任务要求以项目为单元整体组织申报，项目须覆盖所申报指南方向二级标题（例如：1.1）下的所有研究内容并实现对应的研究目标。

除特殊说明外，拟支持项目数均为1~2项。

项目实施周期不超过4年。

基础研究类任务，下设课题数不超过4个，参与单位不超过6个；共性技术类和应用示范类任务，下设课题数不超过5个，参与单位不超过10个。

北京邮电大学原继续教育学院导师介绍(2008)专业：通信与信息系统丁炜教授，博士研究生导师宽带通信网研究中心领衔教授自1986年以来培养研究生（含博士、硕士）近百人，发表论文150余篇，完成重大科研项目10项，申请专利3项，荣获省部级以上奖项共5项。

目前正在研究的项目：“广义MPLS实现和安全路由器研究”，并与美国INTER 公司合作建立联合实验室，对下一代网络关键技术进行跟踪和预测。

丁炜教授所负责的北京邮电大学培训中心通信网科研室（现更名为宽带通信网研究中心）成立于1985年。

该科研室的宗旨是跟踪世界通信网络新技术的发展，开展对其前沿课题的研究，掌握相关理论和先进技术，力求创新，为我国通信事业的发展和培养优秀的高级通信科学技术人才做出自己的贡献。

目前，为了紧跟国际宽带通信网络新技术的发展，实验室正在进行MPLS协议软件和路由软件的开发、“具有MPLS功能的多业务边缘路由器的研制”、“INTEL网络处理器应用的研究与开发”等项目，其中边缘路由器的研制项目中采用了具有自主知识产权的芯片设计来实现各种网络协议的处理和不同速率接口数据流的转发。

温向明教授，博士研究生导师研究方向：博士研究生：宽带通信网络理论与技术、无线宽带网络理论与技术硕士研究生：IP宽带通信网络技术、移动通信网络技术毕业于北京邮电大学，获通信与信息系统工学博士学位；现任北京邮电大学校长助理兼研究生院常务副院长；校学术委员会委员和校学位委员会委员；教育部归国留学评审专家；北京市信息化专业人才合作培养项目负责人；中国电信网络资源管理专家组副组长；中国通信学会高级会员；北京市大学生电子竞赛组委会副主任等。

长期从事通信与信息系统专业方面的科研与教学工作，主持和参与完成了国家级项目6项，前邮电部项目3项，校级项目1项，横向项目8项。

其中：国家863项目“宽带光纤用户网总体技术研究”，得到国家科委专家的好评，总评结果为Ab;另外，“我国接入网发展战略的研究”获邮电部科技进步二等奖；国家重大项目“移动增值业务网络安全协议方案研究与实现”和“具有V5接口的DLC网元管理设备”已进行成果转化，取得了很好的经济效益和社会效益；“V5接口用户接入系统的监控技术研究”已在通信网中应用。

协作通信系统基本理论研究摘要：无线通信发展至今，人们对无线传输的数据速率和服务质量的要求不断提高。

与主要传送语音业务的第一、第二代无线通信系统不同，第三代及第四代系统的主要业务将变成多媒体宽带数据业务，这就要求系统支持100m-1gbit/s 乃至更高的数据传输速率。

因此，进一步扩大信道容量、改善通信质量成为目前国内外学术界普遍关注的问题。

协作通信作为一种新型的通信模式越来越受到人们的关注，它通过不同网络元素之间的相互合作来实现网络资源的共享，进而提高传输可靠性和系统吞吐量，有效改善用户的服务质量，因此受到了广泛的关注。

关键词：协作分集误码率 mimo技术中图分类号：tn92 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）03-0021-011、协作通信技术的研究意义随着无线电通信时代的发展，人们对无线传输的数据速率和服务质量的要求也不断提高，因此寻求进一步扩大信道容量、改善通信质量的新技术是国内外学术界普遍关注的问题。

近年来提出的多输入多输出（mimo）天线技术可以提供分集增益，从而对抗多径衰落。

因此，mimo技术得到越来越广泛的应用。

但是某些设备由于尺寸大小或者硬件复杂度以及成本的原因一般仅有单根天线。

为了改善这种情况，一种新的分集技术——协作分集，该方法可以使具有单根天线的移动台获得类似于mimo系统中的某些增益。

其基本思想是在多用户环境中，具有单根天线的移动台可以按照一定的方式来共享彼此的天线，从而产生一个虚拟mimo系统，从而获得分集增益。

协作通信的出现，在保证较小的布网开销的条件下，极大地提升了系统性能，因此，协作通信技术作为未来移动通信系统的关键技术已受到了广泛的关注，协作通信技术不仅可以改善小区边缘用户的通信质量、扩大小区覆盖范围、消除覆盖盲点，还可降低网络运营成本和投资风险，有利于3g网络向4g网络的平滑过渡。

2、协作通信的相关技术在协作通信技术的基础理论研究的基础上，近年来出现了大量关于协作通信技术更深层次的研究，包括多个节点间的协作通信传输方式额协作通信与其他技术的结合等。

通信网络技术无线通信工程中的MIMO系统应用与性能分析马远航（日海恒联通信技术有限公司，河南郑州文章深入分析多输入多输出（Multiple InputMultiple Output，MIMO）系统在无线通信工程中的应用及其性能，重点探讨其关键技术和应用场景。

MIMO系统通过空间复用和阵列增益提升通信系统的容量和可靠性，尤其在空间复用方面，通过向量偏转传输技术实现在同一时频资源上传输多个独立数据流，从而大幅提高频谱效率。

此MIMO系统可靠性和抗衰落能力上的重要作用，分析了基于最小均方误差（Minimum Mean Square Error，MMSE）算法的信道估计与均衡技术在保证系统性能上的关键应用。

仿真结果显示，系统在信噪比较高时实现了显著的吞吐量提升，验证了其在无线通信领域的优越性。

多输入多输出（MIMO）系统；空间复用；信道编码；信道估计；无线通信Application and Pperformance Analysis of MIMO System in Wireless CommunicationEngineeringMA Yuanhang(Rihai Henglian Communication Technology Co., Ltd., Zhengzhou维度资源，扩大了通信系统容量，提升了通信系统可靠性，成为现代无线通信技术进步的重要支撑力之一。

系统关键技术分析实验室提出的向量偏转传输技术，系统的空间复用，从而获得多径增益[2]。

个天线看作一个发射向量空间，个天线看作一个接收向量空间，通过个正交基矢量，并根据信的奇异值进行分解，得到发射端和接。

经过预编码矩阵V变换个正交的个不同的数据流且不发生的严格要求。

2.3 信道估计与均衡为跟踪间的快速时变信道，需要进行准确可靠的信道估计。

本设计采用基于训练序列的据传输之前，发送已知的训练序列，接收端获得经信道冲激响应的序列。

接收序列为式中：N为提高估计准确性，训练序列之间采用循环移位设计，接收端收集多个传输块的训练序列进行联合信道估计。

“宽带通信和新型网络”重点专项2019年度项目申报指南建议为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》、《2006—2020年国家信息化发展战略》提出的任务，国家重点研发计划启动实施“宽带通信和新型网络”重点专项（以下简称“本重点专项”）。

根据本重点专项实施方案的部署，现提出2019年度项目申报指南。

本重点专项总体目标是：开展新型网络与高效传输全技术链研发，使我国成为普适性IP网络和媒体网络技术与产业未来发展的重要主导者，B5G无线移动通信技术和标准研发的全球引领者，并在光通信领域研发达到国际先进水平，为“网络强国”和“互联网+”国家战略的实施提供坚实的技术支撑。

在网络通信核心芯片、一体化融合网络、高速光通信设备、未来无线移动通信等方面取得一批突破性成果，掌握自主知识产权，制定产业标准，开展应用示范，贯彻军民融合深度发展战略，打造完善的技术协同创新体系。

1.新型网络1.1多模态智慧网络核心技术与原理平台（共性技术类、部省联动）研究内容：面对信息网络与经济社会深度融合的智慧服务、高效控制、共管互治、内生安全等需求，开展自主创新的多模态智慧网络核心技术研究，重点突破多模态寻址与路由共管互治、智慧化资源调度与业务承载、专用硬件与通用软件协同处理等关键技术，建立由业务要求和动态行为驱动、具有内生安全特性的多模态智慧网络运行机制；研发根据网络状态和业务需求动态重构的多模态智慧网络原理平台，在按需服务的基础上提高网络适配性、资源利用率、安全性等；建立面向全球开放的新型网络开源社区，构筑新型网络开源生态系统，为网络技术创新和设备研发提供支撑环境。

考核指标：提出自主创新的多模态智慧网络核心技术，支持多模态共管互治，支持细粒度资源调度、协同控制与网络运维等，支持面向复杂不确定场景的智慧情景拟合，能够抑制随机性失效和人为蓄意扰动。

原理平台支持至少100个网络节点和10个控制域，骨干链路带宽不低于100Gbps，支持数据中心、核心传输、移动接入等典型环境，支持不少于5种业务类型，情景拟合收敛时间为秒级，随机性失效和人为蓄意扰动抑制成功率不低于95%，软硬件协同切换时延小于10us，支持万台服务器以上规模的云数据中心开展应用；开源社区支持至少10000人同时在线登录访问，支持共享社区代码协同设计、版本管理、灰度测试等。

空间信息网络基础理论与关键技术重大研究计划年度项目指南空间信息网络是以空间平台(如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层气球和有人或无人驾驶飞机等)为载体，实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。

作为国家重要基础设施，空间信息网络在服务远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等重大应用的同时，向下可支持对地观测的高动态、宽带实时传输，向上可支持深空探测的超远程、大时延可靠传输，从而将人类科学、文化、生产活动拓展至空间、远洋、乃至深空，是全球范围的研究热点。

空间信息网络的发展，受频谱和轨道等资源的限制，难以通过增加空间节点数量和提高节点能力来扩大时空覆盖范围。

为从根本上解决现有信息网络全域覆盖能力有限、网络扩展和协同应用能力弱的问题，亟需开展空间信息网络基础理论与关键技术研究，通过新理论、新方法探索，有力支持空间信息服务能力的大幅提升。

一、科学目标本重大研究计划的总体科学目标是：瞄准信息网络科学的学科发展前沿，针对空间信息网络大时空跨度网络体系结构、动态网络环境下的高速信息传输、稀疏观测数据的连续反演与高时效应用等基础性重大挑战，研究大尺度时空约束下空间网络及空间信息传输处理等机理，重点突破动态网络容量优化、高速信息传输及多维数据融合应用等技术难题，通过传输网络化、处理智能化和应用体系化等方法，将网络资源动态聚合到局部时空区域，解决空间信息网络在大覆盖范围、高动态条件下空间信息的时空连续性支持问题，为提升全球范围、全天候、全天时的快速响应和空间信息的时空连续支撑能力，实现我国空间网络理论与技术高起点、跨越式发展，并有效支撑高分辨率对地观测、卫星导航、深空探测等国家重大专项的发展奠定理论基础。

同时，通过重大研究计划的实施，培养空间信息网络理论与技术领域领军人才及优秀科研群体。

二、核心科学问题本重大研究计划面向网络理论与空间信息科学发展前沿，瞄准空间网络体系结构、动态网络信息传输理论、空间信息表征与时空融合处理等重大基础科学理论，围绕高分辨率对地观测、中国卫星导航系统、载人航天与探月工程等国家重大专项发展需求，重点解决以下三个核心科学问题：（一）空间信息网络模型与高效组网机理。

协同多点传输技术综述摘要协同多点（CoMP）传输技术是下一代无线通信LTE-A的核心技术之一。

该技术通过多个传输点之间的合作为终端用户提供高性能的数据服务，对于实现系统整体性能的提升和小区边缘用户的服务质量的改善都有着非常重要的意义。

本文首先介绍CoMP技术的实现背景，其次对该技术的主要实现方式和应用场景进行详尽描述，最后通过仿真结果给出CoMP技术的性能特性，并讨论CoMP技术在实际应用中存在的问题。

1.引言随着无线数据业务的发展，特别是移动互联网、物联网时代的到来，如何提供高速、高质量的无线数据传输服务成为当今移动通信领域的所面临的重要课题。

同时，由于无线频谱资源的有限性，如何提高单位频谱的利用率无疑是解决高速无线数据传输问题的核心所在。

在第三代合作伙伴（3GPP）提出的长期技术演进（LTE）版本8（Release 8）中，通过使用正交频分复用技术和多天线（MIMO）技术使的系统容量大幅提升，并且实现全网基于IP协议的分组交换技术[1-2]。

然而，虽然LTE系统在小区内使用OFDM技术能够有效的避免小区内的同频干扰，但LTE 多采用同频组网，小区边缘用户很容易受到相邻小区的干扰，导致小区边缘用户性能较差[]。

为了进一步满足国际电联（ITU）对第四代无线通信系统的要求，3GPP在2008年3月正式开始了LTE-Advanced的研究项目阶段。

相对于LTE，LTE-A中引进了几项关键技术如载波聚合，增强型多天线，中继技术和协同多点（CoMP）传输技术。

其中，CoMP技术作为改善小区边缘用户服务质量，提升系统整体性能的关键技术引起了业界的广泛关注。

CoMP技术又称为“网络MIMO技术”、“多小区MIMO技术”或“多小协作技术”[3]。

该技术的核心思想是通过处于不同地理位置的多个传输点之间的合作来避免相邻基站之间的干扰或将干扰转换为对用户有用信号，以合作的方式实现用户性能的改善。

2008年5月的3GPP RAN1-#53次会议上，CoMP作为一项新型技术被正式提出并讨论。

欢迎报考电子科技大学·通信抗干扰技术国家级重点实验室的研究生我们期待有志者——您的加入!电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室是国家在无线与移动通信领域从事自主创新研究，培养高水平研究人才,进行高水平学术交流、合作与科学实验的重要基地。

实验室围绕国家科技战略目标和高新技术的发展趋势,开展探索性、创新性和重大关键技术的基础与应用基础研究,建立了无线与移动通信技术领域具有国际先进水平的开放式科学研究平台;实验室的无线与移动通信技术研究水平处于国内前列，在国际上有一定影响，为我国无线与移动通信技术的发展做出了突出贡献。

通信抗干扰技术国家级重点实验室是电子科技大学二级独立行政单位,独立招收和培养硕士及博士研究生;现有“信息与通信工程”一级学科、“通信与信息系统”二级学科及“密码学”学科。

一、实验室的主要研究方向及内容主要研究领域及人员无线与移动通信系统李少谦教授／博导、唐友喜教授/博导、何旭副教授、刘皓副教授、唐万斌副教授、刘晓晖高工、武刚副教授、程郁凡副研究员、雷霞副教授、董彬虹副研究员、王传丹副教授、王军副教授、陈智副教授、李强副教授、符初生副研究员、岳光荣副研究员、肖悦副研究员无线与移动通信网郭伟教授/博导、冯钢教授/博导、余敬东副教授、张翼德副教授、谭雪松副教授无线与卫星通信信号处理及实现胡剑浩教授/博导、朱立东教授、凌翔副教授、卓永宁副教授、吴廷勇副教授、傅晓宇副教授信道编码与通信安全周亮教授/博导、张忠培教授／博导、文红副教授、史治平副教授团队成员详细介绍,请登录实验室网站：;et主要研究内容第四代移动通信技术、宽带无线接入技术、超宽带无线电技术、认知无线电技术与网络、自组织无线通信网络、自适应扩跳频技术、短波通信技术、协同无线通信技术、空时频多维信号处理技术、高速信号处理与实现技术、卫星通信组网技术、高效编译码技术、密码与信息安全技术、无线通信定位技术、传感器网络技术、无线通信系统级芯片（Soc)设计技术等。