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「创新达人」许晨:终端直通互联情

来源:《中国高新科技》期刊社    时间:2021-01-13    

  原标题:华北电力大学电气与电子工程学院硕导许晨:终端直通互联情

  D2D(终端直通)技术是指借助Wi-Fi、Bluetooth、LTE-D2D技术实现终端设备之间的直接通信。未来5G系统中,用户处在由D2D通信用户组成的分布式网络,每个用户节点都能发送和接收信号,并具有自动路由(转发消息)的功能。网络的参与者共享所拥有的一部分硬件资源,包括信息处理、存储和网络连接能力等。这些共享资源向网络提供服务和资源,能被其他用户直接访问而不需要经过中间实体。在现有的通信系统中,设备之间的通信都是由无线通信运营商的基站进行控制,无法直接进行语音或数据通信。这是因为终端通信设备的能力和无线通信的信道资源都很有限。为了提供高质量的通信和计算服务,满足移动用户高速率、低延迟、低功耗等需求,来自华北电力大学的许晨倾力而为,将无悔青春注入科研,致力于移动终端协作通信和计算技术。

  小身板,大智慧

  初见许晨,与人们对通信科研人员固有的印象不同,1988年出生的她,刚过而立之年,却依然朝气蓬勃,有着女子的细腻也有着年轻人的阳光,在严谨且男士居多的电信科研行业中,许晨的阳光给这个行业的严谨带来了一丝朝气与希望。谁说小女子不能撑起一片天,从小认为只要努力就没有什么是办不到的许晨,用她的努力与科研成果诠释着大智慧。翻看履历,2010年在北京邮电大学毕业后,前往北京大学攻读博士学位,2015年博士毕业后,前往华北电力大学任教至今,看似简单明了的履历,多少给人一种许晨的科研是顺风顺水的感觉。然而,科研之路没有捷径,这其中的艰辛只有许晨自己知道。

  “误打误撞进入这个行业,既然开始了,就要努力去做好。”许晨的研究工作集中在移动终端协作通信、协作计算、异构网络的优化传输、基于数据感知的通信系统,以及其他5G/后5G网络通信技术这些领域,凭借着扎实的基本功,许晨一步一个脚印,取得了一定的成绩:主持国家自然科学基金青年项目1项、北京市科技新星计划项目1项,中央高校基本科研业务费面上项目2项,企业横向课题1项。主要参与国家高技术研究发展计划863子课题、国家自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金等。

  在参与研究的国家重点基础研究发展计划“973”项目中,许晨主要对协同异构蜂窝层叠网络基础理论与关键技术进行研究。在传统蜂窝网架构的基础上,首次提出通过增加移动手机接入点的数量,构建“移动终端直通层”,形成蜂窝网控制下的终端直通局域网,实现整个移动网络的互联。她主要负责终端直通D2D及其局域网络D2D-LAN优化传输理论的研究工作,针对D2D技术物理层、MAC层及其跨层问题进行了系统深入的研究。基于组合优化方式,提出以最大化系统容量为目标的频谱管理方案,率先在较低运算复杂度约束下实现了D2D多链路共享同频带的无线资源优化配置。初尝成功的喜悦,极大地鼓舞了许晨的信心。

  有了D2D项目的研究经验,她再接再厉,主持国家自然科学基金青年基金项目,深入D2D通信在异构网络中的跨层资源管理和协同中的继研究。这项研究着眼于高优化度和灵活适配的资源管理技术,围绕D2D协同中继传输、多维度跨层资源管理、异构网络联合优化内容展开。作为该项目主持人,她承担系统模型构建、跨层优化方案设计等重点问题的研究工作,为后续研究积累经验。

  除此之外,她还参与研究国家自然基金委优秀青年基金项目——多天线技术和协作通信。该项目主要研究无线蜂窝网与移动邻域网组成的层叠网络问题,通过移动终端组成邻域网卸载信息,缓解无线通信系统频谱资源匮乏的问题。许晨在该项目中承担了以D2D通信组网作为移动邻域网的蜂窝网络中能效优先技术、多天线技术的理论和应用问题的研究工作。首先,以系统能量效率最大化为目标,许晨研究了无线频谱资源分配和功率控制联合优化。其次,她提出利用多天线波束赋形技术避开下行传输时基站对D2D用户的强干扰,解决间断传输问题;并且,基于优化理论研究了联合预编码、频谱和功率资源分配的跨层优化方案。

  科研的成熟是经验的一步步积累,每一次的成功带给许晨的是对科研的信心和执着。有了成功的经验,她继续披荆斩棘努力前行,主持北京市科技新星项目——基于数据感知的协作通信和计算技术研究,以提升移动用户体验,挖掘数据应用服务和通信、计算服务的合作,发展车联网、物联网,实现异构层叠泛在网为目标,将数据层与通信层的有机融合,协作通信和协作计算概念的融入。付出就会有回报是许晨一直坚持的信念,功夫不负有心人,凭借这一项目的成功申报,许晨获得“北京市科技新星”的殊荣,这是最好的鼓励,也给许晨的科研道路带来了新希望。

更快更高更强

  近年来,高性能移动智能终端设备大范围普及,各种移动多媒体服务方兴未艾,随之带来移动用户对无线网络传输速率的要求与日俱增。当5G网走进大众生活,网络时代的“更高更快更强”时代已经到来。为了实现热点区域用户对通信服务质量的高速率、低延迟要求,以及对计算服务的低延迟、低能耗要求,无线网络技术研究需要从数据层面寻求新的突破口。

  为了实现数据层和通信底层的有机融合,并形成灵活、动态适配、健壮、高效的传输机制,许晨将依托华北电力大学的科研平台,构建移动终端直通的系统架构模型,将业务场景和用户协同关系数据层和通信层有机结合、对网络资源进行高效利用。同时,她还对将基于用户协同关系的协作传输机制和跨层资源管理进行管理研究,分析复杂协作多跳网络下的信令开销、时延等问题,研究用户移动性等随机变量对全局最优解的影响。另外,她利用最优化理论、匹配理论、博弈理论(合作式博弈)等多种方法解决D2D辅助边缘计算场景下的网络资源优化问题,设计相应的优化算法,进行基于用户协同关系的协作计算方案和网络优化策略研究。未来市场充满希望,我们有理由相信许晨会带给我们更多惊喜。

撰稿:萧 斌

本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第15期

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