[00760312]异构频谱超宽频动态精准聚合关键技术及应用

移动通信技术已成为全球科技竞争的制高点。长期以来，带宽受限一直是制约通信能力的国际性难题。以高通为代表开辟了连续频谱聚合提升带宽新途径。但受频谱总量有限和独占式分配规则双重约束，带宽提升有限，无法实现超宽频(带宽≥100MHz，速率≥1Gbps)的重大需求。因此，离散化频谱聚合成为实现超宽频的必要途径，但跨制式、跨频段的异构性使得技术上一直难有实质性突破。迫切需要颠覆性理论创新与技术发明，满足国家重大战略需求。 在国家计划资助下，项目组历时十余年，对异构频谱动态感知、时频资源精准调度、聚合信号高效传输三方面开展了创新研究，实现了异构频谱超宽频动态精准聚合技术的重大发明和原始创新。主要发明如下： 1、异构频谱实时聚合理论设计方法。针对异构频谱高动态实时感知的“计划没有变化快”难题，首创占用度预测的频谱生灭过程模型和自适应感知准则，提出了一致性判决的异构频谱快速精准同步新机制，发明了预测-感知-同步一体化的实时聚合方法，为异构频谱聚合超宽频传输技术奠定理论基础。相比一流公司爱立信，异构频谱聚合带宽达100MHz，峰值速率提升28%，聚合速度提升2倍,加拿大三院院士N. Beaulieu认为实现了最大吞吐量(maximize throughput)。 2、动态适配多业务时频资源调度。针对经典单粒度时频划分无法精准匹配差异化业务的技术瓶颈，首创频谱聚合后表征聚合频段传输能力与业务类型特征的多粒度划分模型，发明了面向业务内容的分级时频资源动态精准分配方法，开辟了异构频谱的频点优化组合规避基站间同频干扰新途径。同等聚合带宽下时频资源利用率(单基站)提升18%以上，同频干扰(多基站)抑制10dB。加拿大两院院士T. Gulliver认为实现了最佳性能(optimal system performance)。 3、高保真低功耗超宽频信号传输。针对异构频谱超宽频聚合后传输性能提升严重依赖于高功耗的国际难题，首次建立带宽、信噪比与功耗三者间的解析模型，发现了优化信号分布同步实现功耗降低与传输性能提升的新机制，发明了信号近均匀分布的非对称结构化编码调制新方法。相比著名公司德州仪器，带宽和信噪比分别提升10.5%和8dB以上，且功耗降低40%。IEEE Fellow、认知无线电之父J. Mitola认为将经典编码理论提升到新水平(to the next level)。. 基于上述发明，研制了国际首个先进的高性能百兆级基站及核心装置，产品成功大规模应用于全球4G网络建设中，在我国4G基站中占有率超30%，位居第一，出口30多个国家，在国际4G基站中占有率超25%,位居全球前三。 获美国/中国授权发明专利29/38项,制定国际/国内/行业标准5/12/1项，PCC极化码成为5G标准；SCI收录IEEE论文151篇,SCI他引1823次,Google Scholar引用6538次，ESI前1%高被引论文2篇；9次最佳论文奖；专著4部。专家鉴定“频谱碎片的高效利用达到国际领先水平”。主要产品近3年直接经济效益超80亿元，实现了我国技术产业跨越式发展。获湖北省自然科学一等奖。第一完成人由于编码、频谱聚合方面的贡献入选IEEE Fellow、长江学者、国家杰青。