1.1    基本情况介绍

本团队在移动通信系统（4G/5G/6G以及WiFi等）系统设计和关键技术（干扰管理，协议优化研究，低时延高效率无线传输，无线视音频业务QoS性能改善与应用等）攻关方面有长期研究积累和优势，承担过多项国家科技重大专项，包括牵头承担的“IMT-Advanced新型无线资源管理研究及验证”项目编号：2009ZX03003-007和“面向IMT-Advanced跨层优化技术”项目编号：2010ZX03003-001，以及作为主要参与者所承担的“TD-LTE无线综合测试仪表开发2009ZX03002-009”、“TD-LTE-Advanced终端综合测试仪表开发2013ZX03001015”、“面向LTE-Advanced的终端软基带技术2013ZX03003015”、“IMT-Advanced协作多点传输技术研发2009ZX03003-003”、“面向IMT-Advanced多小区多用户干扰抑制和抵消技术2010ZX03003-002”等20余项，涉及移动通信系统物理层、协议层和异构无线网络等多方面研究，同时，本团队还承担了“无线网络干扰管理和容量研究”自然科学基金重点项目，在国内干扰管理技术研究领域处于领先地位；此外本团队近年来积极开展人工智能在无线通信领域的融合研究，在高维统计推断与大数据、深度学习基础理论研究方面与美国麻省理工学院、哥伦比亚大学、巴黎高电等国际知名高校有深度合作关系，承担了包括国家自然科学基金重点基金和面上基金项目的多项国家项目。

1.2    代表性研究成果

1）提出并建立了全球首个基于全IP交换统计复用的蜂窝移动通信系统

1999年，本团队承担并完成了国家863计划通信技术重大课题“宽带无线IP技术”,提出了基于统计复用全IP交换的包分多址PDMA（Packet Division Multiple Access）宽带无线通信系统的思想，率先研发出了全球首个基于全IP构架的宽带蜂窝移动通信系统，独立研制出完整的PDMA物理层传输系统、无线资源管理系统等，并在华中科技大学主校区建立了两个基站3个扇区的试验网，如图1和图2所示。

                                      图1：基于全IP的PDMA宽带蜂窝移动通信系统试验网

                                     图2：PDMA系统的基站控制器及室外单元照片

该系统实现了高速移动环境（120km/h）下包括接入、快速切换、带宽分配、移动性管理等在内的无线资源管理，融合了新一代移动通信技术和互联网技术，分别于2001年6月和2001年2月通过了863-317主题“课题验收专家组”实地验收，分别获得了“Ab”和99.11分的评分。专家们一致认为：“该系统采用了全IP数据传输策略，在无线传输技术上采用了具有自主知识产权的PDMA无线传输技术。并融合了QoS控制策略，能同时提供话音、文字、图象、视频等不同类型数据业务的传输需求，能以蜂窝无线接入ISP模式提供INTERNET服务和基于INTERNET上的扩展业务，极大地提高了无线移动通信系统的分组数据传输能力和应用能力。该系统设备的研制成功，将对我国移动通信产业的发展起到重要的示范和推动作用”。

2）成功研发中国FuTURE/B3G/TDD蜂窝移动通信协议及无线资源管理系统

2003年-2006年，与北京邮电大学、电子科技大学、上海交通大学等共同承担并完成了863计划FuTURE/B3G：“新一代蜂窝移动通信系统无线传输链路技术研究”和FuTURE/B3G（第1期），和“TDD系统协议、自适应链路和编译码设计与实现”（第2期），对OFDM技术、MIMO技术、先进的编码与调制技术、无线资源分配与调度技术、新型蜂窝组网技术等进行了深入的研究，并于2006年年底在上海建立我国第一个B3G/4G试验网，图3为我们为B3G/TDD系统所研制的无线资源管理协议栈和相关的协议处理硬件系统：

                                                   图3 ：B3G/TDD系统理协议栈和无线资源管理处理硬件系统

该系统系统采用了分布式多天线系统和其它先进技术，实现了在20M带宽内传输100Mbps的传输速率，可以演示FTP、IPTV高清晰度业务等业务，经专家组验收，综合评价为A。其中B3G/TDD系统的无线资源管理系统由华中科技大学独立完成。

3）成功研制LTE与WiFi异构融合一体化组网系统

以3GPP主导的蜂窝网络（4G/5G等）和以IEEE主导的WiFi网络各有优势：蜂窝网络适合广域覆盖和支持快速移动，而WiFi网络适合室内覆盖和静止环境下的覆盖。未来无线网络不是后一代代替前一代，而是多体制无线网络共存。针对这种情况，我们提出了基于虚拟eNB的异构互联构架及其无线资源管理方法，通过虚拟技术（仅仅修改软件）将所有的非蜂窝无线系统（包括3G/WiFi等）虚拟为虚拟LTE/4G/5G无线系统，在保持兼容前提情况下很好地解决异构无线网络的统一承载，实现统一的无线资源管理，易于管理，效率高，兼容性好，管理成本低。在国家科技重大专项支持下，本团队提出并实现了基于虚拟eNB的无线网络组网方法，实现了LTE+与WiFi的异构融合，如图4所示：

                                                                         图4：基于WiFi的虚拟LTE基站示意图

并在实验室建立了基于虚拟eNB的LTE+与WLAN融合的示范系统，如下图所示：

                                                                      图5：基于虚拟eNB的LTE+与WLAN系统

基于WiFi的虚拟化LTE基站有如下特点和优势：

• •    统一的 LTE/LTE+ 管理体制，性价比高
• •    既可以实现异构切换也可以实现异构复用，在不改变现有体制下可以实现多模终端容量实现线性增加
• •    不改变已有的传输体制、不修改硬件系统，仅需局端安装V_eNB服务器，终端安装V_eNB 驱动软件（可以通过下载App软件方法）
• •    更高的资源利用率和更好的服务质量保证。

1.3    在无线通信和AI方面的技术积累

1.3.1、  干扰管理技术

在国家自然科学基金重点项目支持下，我们从信息论角度和信号处理角度对无线网络干扰问题进行了深入研究。从信息论的角度研究了干扰信道与干扰网络的传输性能极限，并对它们的自由度进行了刻画，主要包括：

1. 1)      研究了有限分集情形下多小区蜂窝网络的的干扰管理理论问题，并完成了对其自由度的刻画；
2. 2)      研究了具有混合信道信息以及突发信道等实际信道情形下的无线网络自由度，并完成了对相应自由度的刻画，可为实际系统的设计提供有效的指导；
3. 3)      研究了中继干扰信道的干扰管理理论与传输策略，针对高密度无线网络抽象出了一类特殊的无线网络——“蝶形网络”，并完成了对其自由度的刻画以及传输策略的设计。

以信息论为指导，从实际通信系统出发，研究了如何优化设计实际系统中的干扰管理方案与传输策略，主要包括：

1. 1）  研究了5G系统中Massive MIMO中的干扰管理(导频污染)问题，从导频信号幅度维和方向维两个方面进行去导频污染，取得了良好效果，在国内外产生重大影响力；
2. 2）  研究了具有混合信道信息以及突发信道等实际信道情形下的干扰管理问题，并设计了相应的干扰管理与传输策略；
3. 3）   根据实际无线网络需求和特点，研究了一些低复杂度的干扰管理算法，应用于下一代WLAN高密度网络中。

1.3.2、无线资源管理技术

在多项国家863重点项目和国家科技重大专项支持下，我们对无线通信系统无线资源管理进行了深入研究和开发，对无线通信系统有全面深入理解，并在多种无线通信系统中得到了良好应用。

• 1）提出了基于包分多址统计复用的无线资源管理技术，率先提出将IP技术应用于蜂窝移动通信系统，通过统计复用和QoS控制技术，实现了蜂窝移动通信系统传输全IP、全业务优化传输。
• 2）提出了基于区分业务的跨层优化技术，根据数据业务、多媒体业务和语音业务的传输需求，分别对三类业务进行跨层优化传输设计，保证三类业务的QoS/QoE和传输效率。
• 3）提出基于虚拟化的异构组网络构架和无线资源优化技术，将WiFi通过软件方法虚拟化为LTE基站，实现WiFi与LTE的一体化组网和无线资源整体优化。
• 4）具备良好的无线资源管理协议优化设计和实际开发能力，通过PDMA、B3G/TDD和LTE等实际系统的研发，本团队具有良好的无线资源协议优化设计和开发经验。

1.3.3、对无线通信系统协议标准的理解与积累

在国家重大专项和华为项目支持下，本团队熟悉LTE/LTE+/WiFi标准，并能对其中关键进行优化设计，在国内高校处于领先地位，主要包括

1. 1）理解和掌握3GPP/LTE+（R8-R14）标准，并开发了基于R10标准的LTE+终端综合测试仪表，包括物理层和数据链路层等工作
2. 2）理解和掌握IEEE/802.11ac，IEEE/802.11ax标准，在华为项目支持下，对IEEE/802.11ax标准中干扰管理和无线资源管理方面的协议进行了优化设计和改进，通过华为专利30余项，得到华为公司高度评价。
3. 3）将深度学习应用到无线信道预测、无线资源优化等。

1.4    承担的项目情况

近年来本研究团队在无线通信基础研究方面，围绕MIMO OFDM无线传输、无线资源管理等多方面进行深入研究，在国内外一流杂志、IEEE国际会议上发表论文200余篇，申请专利60余项，向CCSA标准组、IMT A/3GPP-LTE提交提案20余项，获得湖北省技术发明一等奖1项。以下是近年来我们在无线通信方面所承担的国家级项目：

1.4.1、  国家863计划重大项目

1. 1)国家863重大课题：“宽带无线IP技术”（ 1999－2000）；
2. 2)国家863重大课题：“新一代蜂窝移动通信系统无线传输链路技术研究（FuTURE/B3G系统第一期， 2002－2003）”；
3. 3)国家863重大课题：“TDD系统高层协议、自适应链路和编译码设计与实现（FuTURE/B3G系统第二期， 2004－2005）”；
4. 4)国家863课题：“具有公平性和QoS保障的高效MIMO-OFDM传输技术研究”（ 2006－2008）；
5. 5)国家863课题：基于ad hoc负载均衡的异构网络动态带宽分配策略与算法研究（2006-2008）
6. 6)国家863课题：“空天信息传输与智能异构网络适配技术”（ 2006－2007）；
7. 7)国家863课题：“空天信息网络中的接入与切换技术”（ 2007－2008）；
8. 8)国家863课题：“MIMO环境下的多用户、多小区动态干扰协调技术研究”（2008－2010）
9. 9)国家863课题：“区域网络虚拟多天线传输关键技术研究”（2009－2010）

1.4.2、  国家自然科学基金项目

1. 1)国家自然科学基金重点项目：“无线网络干扰管理与容量研究”（ 2013－2017）；
2. 2)国家自然科学基金重大项目：“未来移动通信重大基础理论研究”之五子课题“基于MIMO-OFDM的空中接口自适应技术研究”（ 2004－2008）；
3. 3)国家自然科学基金项目：“无线移动环境下复杂度可分级联合功率率失真模型”（2006－2008）
4. 4)国家自然科学基金项目：“异构无线多媒体网络的动态呼叫接纳控制与调度算法跨层优化”（2007－2009）
5. 5)国家自然科学基金项目：“高性能低复杂度LDPC码大树结构的算法研究”（2006－2008）
6. 6)国家自然科学基金项目：“基于共变正交和联合优化的多媒体网络性能预测模型”（2006－2008）
7. 7)国家自然科学基金项目：“基于效用的虚拟MIMIO协同通信研究”（2009－2011）
8. 8)国家自然科学基金项目：“无线网络帧数据流量建模与性能分析研究” （2009－2011）
9. 9)国家自然科学基金项目：“能利用非连续频谱空洞的动态频谱接入关键技术研究”（2008－2010）
10. 10)基于小区间协作与分布式干扰对齐的多天线系统干扰协调技术研究（2010-2012）

1.4.3、  国家重大专项项目

• 1)IMT-Advanced新型无线资源管理研究及验证2009ZX03003-007（牵头）
• 2)宽带移动业务关键技术开放式研究2009ZX03004-004（牵头）
• 3)TD-LTE无线综合测试仪表开发2009ZX03002-009
• 4)2008年，作为协作单位参与清华大学牵头的2008年重大专项项目，“IMT-Advanced新型无线传输技术研发”（2008ZX03003-004）；
• 5)IMT-Advanced协作多点传输技术研发2009ZX03003-003
• 6)IMT-Advanced 频谱聚合技术2009ZX03003-002
• 7)IMT-Advanced关键技术试验平台开发2009ZX03005-009
• 8)IMT-Advanced新型无线传输技术研发2008ZX03003-004
• 9)IMT-Advanced关键技术仿真平台2009ZX03003-008
• 10)面向IMT-Advanced跨层优化技术2010ZX03003-001（牵头）
• 11)宽带无线校园创新实验网体系架构与关键技术研究2010ZX03005-003
• 12)超高速无线局域网无线接口关键技术研究与验证2010ZX03005-001
• 13)传感器网络电磁频谱监测关键技术研究2010ZX03006-002
• 14)面向IMT-Advanced多小区多用户干扰抑制和抵消技术2010ZX03003-002
•  

1.5 团队主要成员

      吴伟民、孙俊、尹海帆、王德胜、刘建、谭力等老师。

1.       2019-2022，牵头成立华科-华为“先进接入创新研究中心”，研发室内高品质、低成本宽带无线短距通信系统FTTR(Fiber To The Radio)及其关键技术，涉及F5G/6G中的低时延、高可靠、高效率、低能耗无线传输与无线资源优化、无线感知等；

2.      2019-2021，主持某知名企业重点项目“下一代WiFi与蜂窝网络融合技术”，已结题，提出了WiFi6/WiFi7与5G/6G的融合构架及其关键技术，包括：干扰管理、无线资源联合优化等；

3.       2012.1-2017.12：主持国家自然科学基金重点项目“无线网络干扰管理与容量研究”，项目编号：61231007，已结题并被评审为“优秀”。从信息论角度研究无线网络干扰管理和极限性能、Massive MIMO导频污染等问题，成果在国内、外学术界和工业界产生重要影响力。

4.       2009.1-2012.12：主持国家科技重大专项“IMT Advanced新型无线资源管理研究及验证”,项目编号：2009ZX03003-007-003，2013年6月结题，项目建立了国内基于首个基于虚拟化技术的4G与下一代WiFi异构融合示范系统。

5.       2012.3-2014.4：主持科技部国际合作项目“下一代绿色无线蜂窝网联 合研究” (2012DFG12250),研究下一代无线蜂窝通信系统中节能传输技术，项目已结题，提出了4G/5G系统低能耗传输技术。

6.       2014.1-2017.12：主持某知名企业重点项目“下一代WiFi干扰管理与无线资源管理关键技术”，对下一代WiFi(10Gbps WiFi)核心技术进行研发，申请30余项国际专利，并推动IEEE802.11ax标准化。

7.       2013.1-2014.12：主持国家科技重大专项“TD-LTE-Advanced终端综合测试仪表开发”（2013ZX03001015）课题，负责TD-LTE-Advanced终端综合测试仪表物理层与MAC层设计与实现，已结题，成果已被中国电子科技集团产业化。

8.       2014.1-2015.12：主持国家科技重大专项“BBU-RRU接口数据压缩方案研究”（2014ZX03003006-002）课题，负责4G系统中BBU-RRU接口数据压缩算法设计，已结题，提出了4G系统中BBU-RRU接口数据压缩算法。

9.       主持完成国家863计划项目：“具有公平性和QoS保障的高效MIMO-OFDM传输技术研究”；已经结题，提出了兼顾公平性与效率的MIMO-OFDM传输技术；

10.       2006-2006年主持完成重大国际合作项目：“CERN/ALICE/PHOS光子探测器前端电子学系统(FEE)研究”， 已经结题，成功研制出欧洲核子中心模拟宇宙大爆炸的ALICE光子探测器前端电子学系统大科学装置，并安装在欧洲核子中心ALICE光子探测器上，受到国际同行高度评价。

一、标志性研究成果

1、2012-2017年，在所承担的国家自然科学基金重点项目中，对5G/6G核心技术：MassiveMIMO的瓶颈技术--导频污染问题进行了深入研究，分别从信号的幅度维和方向维提出了有效去除污染的方法，成果发表在国际顶级期刊IEEE JSAC上，自2013年发表以来，该论文在国内外学术界和工业界产生了较大的影响力，每年入选ESI高被引论文，他引次数超过100次/年，目前单篇论文他引次数1200余次，获得多位世界顶尖学者，如ThomasMarzetta(Massive MIMO提出者),Giuseppe Caire（IEEE 信息论协会主席），Khaled B. Letaief（IEEE通信协会主席）的引用和高度评价，国内高校5G研究团队也引用该论文超过100余次；工业界如华为、爱立信、诺基亚等也引用100余次并高度评价。

2、2009-2012年，在所承担的国家重大专项中，首次提出了基于虚拟化的蜂窝网络与WiFi网络异构融合构架及其无线资源优化技术，在不修改4G和WiFi系统硬件条件下，实现4G与WiFi的一体化组网和统一的无线资源优化、4G与WiFi的自由切换等，在此基础上，建立了国内首个4G与WiFi融合示范系统，受到IMT Advanced专家组的高度评价，并得到中国移动、华为等知名企业的高度认可。

二、代表性论文

• 1.       Zheng Xiao; Jun Sun; Zhaoyang Zhang; Yingzhuang Liu，Nonparametric Regressionfor MU-MIMO Channel Prediction: From KNN to Local Linear Regression， IEEE Transactionson Wireless Communications ，14， August， 2023
• 2.       Ji wang; Jun Sun; Xiaodong Wang; Kai Yang; Yingzhuang Liu ; Extending the WelchBound: No n-Orthogonal Pilot Sequence Design for Two-Cell Interference Networks,IEEE Transactionson Wireless Communications , Vol. 20, No. 2, Feb，2021, 2021, 20(2):1425-1439
• 3.       Ji Wang, Longfei Zhou,Kai Yang, XiaodongWang, Yingzhuang Liu,“Multicast Precoding forMultigateway Multibeam Satellite Systems With Feeder Link Interference”，IEEE Transactions onWireless Communications，Vol.18,No.3,pp1637-1650,2019
• 4.       Xueting Zhang, YingzhuangLiu,Shaoping Chen，“BER Evaluation Based SCFlip Algorithm for Polar CodesDecoding”，IEEE Access，Vol.8,No.1,pp3042-3054,2019
• 5.       Ji Wang, Jun Sun, Weimin Wu, Yingzhuang Liu, "Non-Orthogonal Training Sequence Design inTwo-Cell Interference Networks Based on an Extended Welch Bound", IEEE International Symposium on InformationTheory (ISIT), Jun. 2018（信息论顶级会议）
• 6.       Chen Hu, Jian Liu, Xiangbai Liao and Yingzhuang Liu. “A Novel Equivalent Baseband Channel of HybridBeamforming in Massive Multiuser MIMO Systems”, IEEE Communications Letters, vol. 22, no. 4, pp. 764- 767, Apr. 2018.
• 7.       Xiangbai Liao, Jun Sun and Yingzhuang Liu. “Optimal DoF Region of the MIMO Butterfly Network”，IEEE Communications Letters, vol. 22, no.11, pp. 2190- 2193,Nov. 2018.
• 8.       Jun Wang, Desheng Wang and Yingzhuang Liu. “Weighted Sum Rate Based Coordinated Beamforming in Multi-Cell MulticastNetworks”, IEEE CommunicationsLetters, 2016, 20(8):1567-1570.
• 9.       Mohammed Teeti, Jun Sun, David Gesbert and YingZhuang Liu，“The Impact of PhysicalChannel on Performance of Subspace-Based Channel Estimation in Massive MIMOsystems”，IEEE Transaction on Wireless  Communications, vol. 14, no. 9, pp. 4743-4756, Sept.2015
• 10.   Haifan Yin, David Gesbert, Miltiades Filippou and Yingzhuang Liu, “A Coordinated Approachto Channel Estimation in Large-Scale Multiple-Antenna Systems”. IEEE Journal on Selected Areas inCommunications vol. 31, no.2, pp.264-273, 2013. (ESI高被引论文；被引1200余次)

三、代表性专利

• 1.       Jian Yu; Xiangbai Liao; Yingzhuang Liu ; MULTICASTDATA SENDING METHOD AND Publication Cl assification APPARATUS , DEVICE , ANDSTORAGE MEDIUM, 2020-4-30, 美国, US 2020/0137529 A1

  2.       Xiangbai Liao; Yingzhuang Liu; JianYu ; COORDINATEDTRANSMISSION CONTROL METHOD , APPARAT US , AND SYSTEM, 2020-11-5, 美国, US 2020/0350964 A1

  3.       Tao WU; Teyan CHEN; Jian YU; Jia JIA; YingzhuangLIU ; DATA TRANSMISSION METHOD AND Publi cation Classification APPARATUS,2022-1-6, 美国, US 2022/0007386 A1

  4.       Yingzhuang Liu; Weiwei Fan; Yunbo Li; Jun Luo;Yinpei Lin ; DATA TRANSMISSION PROTECTION METHOD AND APPARATUS THEREOF,2021-8-9, 欧洲, EP3373682 B1

  5.       WU Tao; CHEN Teyan; YU Jian; JIA Jia; LIUYingzhuang; PENG Yuanyuan ; METHOD AND APPARATU S FOR DATA TRANSMISSION,2021-12-9, 欧洲, EP3930277 A1

  6.       于健; 廖湘柏; 刘应状 ; 组播数据发送方法、装置、设备及存储介质, 2018-6-26, 中国, PCT/CN201 8/092932

  7.       吴涛; 陈特彦; 于健; 贾嘉; 刘应状 ; 数据的传输方法及装置, 2020-3-16, 中国, PCT/CN2020/0795 42

  8.       刘应状; 范魏巍; 李云波; 罗俊; 林英沛; 彼得.绿 ; 一种数据传输保护方法及其装置, 2016-11-2, 中国, PCT/CN2016/104316

  9.       廖湘柏; 刘应状; 罗俊 ; 一种无线网络的通信方法和接入点设备, 2015-4-10, 中国, PCT/CN2015/07 6315

  10.   廖湘柏; 刘应状; 罗俊 ; 空闲信道评估方法、节点、站点及接入点, 2016-1-13, 中国, CN10687900 4A