[01040460]面向认知无线网络的协作频谱感知与物理层安全传输

随着移动互联网的快速兴起与智能终端的普及应用，无线通信业务呈现出爆发式增长的趋势，这使得宝贵的无线电频谱资源愈发紧缺。为此，认知无线电通过允许非授权次用户(也称之为认知用户)在不影响授权主用户服务质量的前提下，机会地利用频谱空闲资源进行信息传输，可望有效改善频谱资源的利用率，缓解无线电频谱资源紧缺的问题。与此同时，随着各种新型移动通信业务的不断涌现，未来无线终端将支持更高数据速率和多种无线网络接口(包括3G/4G/5G、Wi-Fi、蓝牙等)，对无线传输安全和用户体验的要求也显著提高。 在此背景下，项目组研究了面向认知无线网络的协作频谱感知与物理层安全传输关键技术，不仅实现了认知用户快速精准检测频谱空闲资源以改善频谱利用率，而且提出了用户协作、中继协作与网络协作等一系列理论方法，显著提高了无线通信系统的安全可靠折衷性能。项目组在国家自然科学基金的项目资助下，长期从事认知频谱感知与物理层安全传输的研究工作，取得了系列原创性成果，已达到国际先进水平，概述如下： 1、快速精准的无线频谱感知理论：发现频谱资源的时空频多维异构特性，提出无需专用报告信道的分布式用户协作频谱感知方法，利用授权频谱被占用的稀疏特性，借助字典更新匹配追踪理论算法，进行基于稀疏重构的协作融合感知，实现了快速精准的频谱检测。 2、高效可靠的认知协作传输方法：在主次用户相互干扰的异构网络场景下，发现无线能量效率与传输可靠性的折衷机理，提出基于双向中继的机会网络编码方法，降低了无线通信系统的中断概率，实现了高效可靠的无线信息传输。 3、认知传输的安全可靠折衷方法：揭示认知传输可靠性与物理层安全之间的折衷关系，提出天线选择优化、多用户调度与机会中继选择等协作传输方法，提升了认知通信系统的安全可靠折衷性能，为解决认知协作无线网络的整体性能优化提供了有效途径。 该项目历时近十年，发表SCI论文65篇，累计获得国内外学术引用3000余次。8篇代表性论文发表在IEEE TII/TVT/COMMAG等通信领域国际顶级学术刊物，获谷歌学术引用187次，得到了英国皇家工程院院士L. Hanzo、加拿大工程院院士R. Schober、欧洲科学院院士X. Li等国际著名学者的正面评价，获得了国内外同行的广泛引用和一致肯定。因在无线通信领域取得的突出成绩，项目主要完成人先后获得IEEE通信学会亚太区最杰出青年研究学者奖、IEEE ICC 2012最佳论文奖等国际学术奖励，曾应邀担任IEEE JSAC/CST等通信领域国际顶级期刊编委(或客座编委)10人次，在国内外学术领域产生了广泛影响。