1、国家国际科技合作专项,国家国际科技合作专项 5G移动通信系统关键技术研究,项目负责人: 袁东风 教授 信息科学与工程学院, 山东大学项目启动会 济南，2014年7月23日,报告提纲,拟开展的研究内容,合作必要性和合作基础,研究背景,预期研究成果,2/31,研究背景：第五代移动通信系统研究背景,10年周期，第五代（5G）系统我们有什么？,无论从社会需求、巨大的市场、还是国际话语权，开展5G移动通信系统研发皆具有重要意义!,移动通信正深刻改变着百姓的生活，需求巨大,中国是全球第一大移动通信市场，年产值约1万亿人民币,第五代移动通信系统的研究意义：,百姓需求,市场巨大,标准话语权,3/31,答辩提纲
2、,拟开展的研究内容,合作必要性和合作基础,研究背景,预期研究成果,4/31,通信资源,拟开展的合作研究：研究目标与关键问题,通信需求,如何在频谱、能量资源受限的前提下，解决通信需求快速增长与通信资源匮乏之间的矛盾，提升系统容量，实现第五代移动通信系统的目标要求？,移动通信中的 根本矛盾与核心问题,Capacity V.S. Resources,5G目标：业务量提高1000倍、单位面积吞吐量提升25倍、能效、谱效提升10倍，峰值速率达到 10Gbps,5/31,子课题1 频谱资源拓展技术,子课题2 频谱效率提升技术,子课题3 能量效率提升技术,子课题4 覆盖度增强技术,完整的5G移动通信系统技术
3、方案,更多的频谱：合理解决频谱资源受限问题,更多网络覆盖： 保证通信稳定的问题,更多的空间信道： 有效解决频谱效率提升问题,更多的功率： 妥善高效使用功率的问题,6/31,拟开展的合作研究：研究方向,拟开展的合作研究：,子课题1：频谱资源拓展技术,认知无线电技术 联合考虑用户QoS与网络资源的认知模型 以博弈论、凸优化为基础的动态资源分配策略,高频段（可见光、毫米波）通信技术 信道建模与信号特性分析 协作布局组网、传输调制机制设计,来源：Nokia Research Center,7/31,拟开展的合作研究：子课题1,子课题2：频谱效率提升技术,大规模天线系统（Massive MIMO）,信道
4、特性及容量增长规律,信道信息的获取,多用户、多数据流传输机制,能效与谱效关联的资源管理,Transmitter,CSI feedback,8/31,拟开展的合作研究：子课题2,子课题3：能量效率提升技术,能量效率提升,网络能量消耗模型,自适应跨层能效传输机制,异构网间协作资源分配策略,以随机服务的思想从业务端到端的角度，分析网络能效与时延之间的定量映射关系 根据业务的服务质量要求、空时分布，设计面向能效的弹性跨层自适应传输机制 分析不同网络架构特点，建立多小区异构网络小区平均能效模型，给出多小区协作通信的高能效资源分配策略,9/31,拟开展的合作研究：子课题3,子课题4：移动覆盖率增强技术,移
5、动飞蜂网 通过电磁场理论与实际测量手段相结合，建立高速移动场景的信道统计模型 利用空间拓扑理论，探讨覆盖度与能效的折中，设计最优的接入点布局方案与组网结构 采用跨层设计思想，进行网络扁平化设计，减少信令载荷及时延、实现小区间高效切换,小蜂窝组网 建立结合小蜂窝和宏蜂窝的异构网络架构模型 研究异构网络干扰协调、消除等干扰管理技术（IA） 采用小区间负载均衡、资源调度以及多点协同技术，实现灵活切换与资源的有效利用,移动覆盖率增强,针对高速移动场景,针对人口密集地区,10/31,拟开展的合作研究：子课题4,认知的频谱接入 多天线资源调度,高频段通信传输方案 大规模天线传输机制,高频段通信组网设计,移
6、动飞蜂网传输技术 小蜂窝传输技术 能效优先的自适应传输机制,移动飞蜂网扁平化设计 小蜂窝异构组网方案 能效优先的区间资源调度,能效优先的资源分配策略,完整的5G技术体系,频效提升技术,频谱拓展技术,覆盖增强技术,能效提升技术,11/31,拟开展的合作研究：技术路线,报告提纲,拟开展的研究内容,合作必要性和合作基础,研究背景,预期研究成果,12/31,国际合作专项： 搭建一个国际共同研发的平台,国际上对于5G的研发皆处于起步阶段，属于占领5G技术的关键时机 国际上现有的研究组织具有鲜明的地域性，鲜有国际间的合作产生,本项目致力于打造国际研发合作平台，通过深度研究合作，取各家之长，实现协同创新；提
7、升我国在国际上的竞争力，通过平台推广，提升我国在国际上的影响力和认知度。,合作必要性,13/31,合作必要性,良好的人才、资源储备 具有潜力的科研人才团队 良好的科研平台与设备,中方基础,优势互补 合作双赢,通过原始理论成果的技术再创新，迅速获取一批有竞争力的5G关键技术 实现我国从“通信大国”到“通信强国”的转变,14/31,山东大学、东南大学、华中科技大学 主持、参加多项国家级重大、重点以及国际合作项目 “985工程”国家重点高校 各有所长，优势现互补 上海无线通信研究中心 无线通信国际合作研究中心 国际科技合作基地 下一代移动通信系统关键技术的研究开发赫瑞瓦特大学 中英科技桥计划 “B4
8、G无线移动通信的研发”，主持单位爱丁堡大学 在通信领域具有一系列先进的技术理论成果 世界排名前20的传统强校 占领空时调制技术、可见光通信研究前沿,15/31,合作基础：合作单位,中英科技桥项目（UC4G)：超四代(B4G)无线移动通信研发,16/31,合作基础：前期合作,中英科技桥项目（UC4G)：超四代(B4G)无线移动通信研发,合作基础：前期合作,成员构成：本项目牵头与参与单位都是UC4G的核心合作伙伴，具有良好的前期合作基础研究延续：UC4G致力于B4G无线通信新技术研发，为本项目提供了良好的技术储备交流平台：形成的中英未来无线网络联合研发中心为本项目提供天然的合作平台优势互补：英方先
9、进的基础理论技术与中方深厚的研发团队实力将形成良性互补,取得的标志性成果： 致力于B4G无线通信新技术开发 发表论文约100篇（50篇期刊论文；4篇国际会议最佳论文）；或授权专利2项 人员互访交流30人次；8次项目国际研讨会 B4G MIMO无线平台（世界第一次硬件演示了新型MIMO技术：空间调制） 成立中英未来无线网络联合研发中心,17/31,中方团队构成：科研积累： 曾承担国家级国际合作类项目5项 曾承担、参与国家科技重大专项3项 技术储备： 在IEEE JSAC，IEEE Trans. WC，IEEE Trans. SP，IEEE Trans. VT等国际权威期刊、以及IEEE ICC、
10、IEEE GLOBECOM等会议发表论文300余篇 申请专利80余项,中国瑞典国际合作基金项目：“Ad Hoc、传感器、Mesh网络及协作网络：自组织无线接入网关键技术研究” 科技部对欧盟技术专项：“无线网络中协作通信关键技术合作研究” 科技部国际合作专项：“下一代绿色无线蜂窝网联合研究” 科技部国际合作专项：“未来宽带无线接入关键技术研发” 国家自然科学基金重大国际合作项目：“绿色通信网络信息空间协作优化理论与关键技术研究”,IMT-Advanced：多址技术研发 IMT-Advanced：移动通信无线组网技术研究开发 IMT-Advanced：关键技术仿真平台,H. Zhang, Y. M
11、a, D. Yuan, and HH Chen, “Quality-of-Service Driven Power, Bit and Subcarrier Allocation policy for Vehicular Communication Networks,” IEEE JSAC, vol. 29, no. 1, pp. 197-206, Jan. 2011. C. Zhang and K. K. Parhi, “Low-Latency Sequential and Overlapped Architectures for Successive Cancellation Polar D
12、ecoder,” IEEE Trans. Signal Processing, vol. 61, issue 10, pp. 2429-2441, May 2013. J. Zhang, X. Ge, Z. Li, G. Mao and Y. Yang, “Analysis of the uplink maximum achievable rate with location dependent inter-cell signal interference factors based on linear wyner model,” IEEE Trans. Vehicular Technolog
13、y, vol. 62, no. 9, Nov. 2013. Q. Li, S. H. Ting, A. Pandharipande and M. Motani, “Cooperate-and-Access Spectrum Sharing with ARQ-Based Primary Systems,” IEEE Trans. Communications, vol. 60, no. 10, pp. 2861-2871, Oct. 2012.,18/31,合作基础：中方团队简介,山东大学中方牵头单位,19/31,合作基础：中方团队简介,东南大学中方合作单位,张川副教授 主要研究方向为数字通信、
14、数字信号处理、高速低功耗VLSI电路设计。研究成果发表于IEEE Transactions on Circuits and Systems I，IEEE Transactions on Signal Processing等国际学术期刊，以及IEEE APCCAS，IEEE ISCAS，IEEE ICC等国际学术会议。,先后参与国内首个2G、3G和4G试验系统的研发 牵头完成我国第一套MIMO移动通信实验系统 获得国家技术发明一等奖、IEEE莱斯奖,20/31,合作基础：中方团队简介,华中科技大学中方合作单位,21/31,合作基础：中方团队简介,韩涛副教授,主要研究领域为：无线通信，多媒体通信以
15、及计算机网络 在所研究领域发表论文30余篇，其主要研究成果发表在 IEEE Trans. VT, IEEE Network Magazine等业界知名学术期刊，以及 IEEE ICC, IEEE VTC等国际主要学术会议论文集上。,上海无线通信研究中心中方合作单位,王江副研究员主要研究方向为混合网络中无线资源管理、密集小小区部署下的干扰管理与节能技术、无线网络跨层优化，B4G/5G通信系统网络架构设计、系统性能评估分析以及相关技术的标准化。已承担或作为核心研发人员参与十余项国家以及省市级科研项目，共申请专利20项（其中10 项为国际专利）；在核心期刊发表论文10余篇，向标准化组织提交多篇提案；
16、获2012年上海市科学技术进步二等奖。,22/31,合作基础：中方团队简介,英方团队构成：基础设施储备： 赫瑞瓦特大学AWiTec实验室. 以及爱丁堡大学IDCoM中心在项目期间将免费中方合作单位开放； 技术储备： 在认知无线电、绿色通信、时空调制、多天线等领域拥有一系列创新性成果：,I. Krikidis, J. N. Laneman, J. Thompson, and S. Mclaughlin, “Protocol design and throughput analysis for multi-user cognitive cooperative systems,” IEEE Tran
17、s. Wireless Commun., vol. 8, no. 9, pp. 4740-4751, Sept. 2009. X. Cheng, C.-X. Wang, etc, “Cooperative MIMO channel modeling and multi-link spatial correlation properties,” IEEE JSAC, vol. 30, no. 2, pp. 388-396, Feb. 2012.M. Di Renzo and H. Haas, “Bit error probability of spatial modulation MIMO ov
18、er generalized fading channels,” IEEE Trans. Vehicular. Technologies., vol. 61, no. 3, pp. 1124-1144, Mar. 2012. M. Lexa, M. Davies, and J. Thompson, “Reconciling compressive sampling systems for spectrally sparse continuous-time signals,” IEEE Trans. Signal Processing, vol. 60, no. 1, pp. 155 -171,
19、 Jan. 2012.,23/31,合作基础：外方团队简介,C.-X. Wang赫瑞-瓦特大学教授，AWiTec 实验室主任，IET Fellow，HEA Fellow主要研究方向为无线信道建模与仿真、认知无线电网络、绿色通信、车载网络、大规模MIMO系统、B4G关键技术等。发表学术论文180余篇，被引1400多次（Google Scholar），在12个国际会议上作大会主旨报告或特邀报告，有4篇论文获IEEE Globecom 等国际会议“最佳论文奖”。担任11个国际期刊（包括IEEE JSAC、IEEE TWC和IEEE TVT等3个IEEE顶级期刊）的编辑或客座编辑，担任70多个国际会议
20、的总主席、主席或技术程序委员会成员。,Stephen McLaughlin赫瑞-瓦特大学工程与自然学院院长，信号与图像处理联合研究所教授，RAE Fellow， RSE Fellow， IEEE Fellow， IET Fellow主要研究方向为无线传感器网络、自适应信号处理以及非线性信号处理在通信方向的应用等，在国际期刊（包括IEEE JSAC、IEEE TWC和IEEE TSP等IEEE顶级期刊）发表期刊论文35篇以上。,赫瑞瓦特大学外方牵头单位，中英无线通信合作桥头堡,24/31,合作基础：外方团队简介,John S. Thompson 爱丁堡大学教授，绿色通信领域的顶级专家主要研究方向
21、是无线通信系统的信号处理算法，天线阵列技术和多跳无线通信技术。绿色通信领域权威专家，主持过多项欧盟和EPSRC 的科研项目，在权威期刊和会议上共发表论文200余篇。,Harald Haas 爱丁堡大学教授，可见光通信和空间调制领域的顶级专家主要研究方向是无线光通信，时空调制，以及无线通信干扰消除。空间调制技术发明人；可见光通信领域权威专家。在权威期刊和会议上发表论文270余篇，被引4000余次，其中单篇最高被引700余次，出版专著5部，获各种学术奖励7项，授予20多项专利。,爱丁堡大学世界排名20强,25/31,合作基础：外方团队简介,合作方式：组织实施方案,26/31,合作方式：整体实施进度
22、,第一年度,第二年度,第三年度,任务目标： 发表学术论文8篇 申请相关专利2项 中方赴英方学术访问3人月 英方专家赴中方合作2人月 举办项目研讨进度会议1次 形成年度报告1份,任务目标： 发表学术论文10篇 申请相关专利3项 向国内标准化推进组提交文稿2篇 确定硬件平台搭建方案 中方赴英方学术访问4人月 英方专家赴中方合作3人月 举办项目研讨进度会议 形成年度报告1份,任务目标： 发表学术论文9 篇 申请相关专利2 项（1项合作国际专利） 向国内标准化推进组提交文稿2篇 完成硬件平台建设 完成至少3个关键技术点的验证 中方赴英方学术访问2人月 英方专家赴中方合作2人月 举办项目总结会议 形成项
23、目结题报告1份,27/31,报告提纲,拟开展的研究内容,合作必要性和合作基础,研究背景,预期研究成果,28/31,标准提案,知识产权,可持续发展能力,人才引进与培养,学术论文,成立中英5G无线通信协同研发中心 搭建可测试关键技术的实验平台,申请国内专利7项； 外方合作完成国内专利2项 合作申请申请国际专利1项,派遣中方研究人员赴英国学术访问9人月 引进外方研究人员共计7人月,国内IMT-2020标准化推进组提交文稿5篇 与外方合作完成国际标准提案1篇,英文学术论文 29篇 中文核心期刊2篇 与外方合著10篇,预期研究成果：预期成效,29/31,30/31,预期研究成果：权益分配,国家国际科技合作专项,31/31,Thanks for your attention!,
