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成果介紹“衛(wèi)星與無線通信融合系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”就是由東南大學(xué)、南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司和江蘇大學(xué)三家單位合作完成。衛(wèi)星通信具有覆蓋廣和不受地域限制的優(yōu)勢，但是受到遮擋以后，信號就會不好，而且通信的成本太高，2M帶寬每小時就要花費幾千元。而隨著3G、4G的普及，地面無線通信已經(jīng)發(fā)展得相當完善，但是在地面基站未覆蓋區(qū)域，或基站一旦受到洪水、臺風(fēng)、地震等自然災(zāi)害破壞時，就無法通信了。正是基于這兩個通信系統(tǒng)的特點，我們‘取長補短’，巧妙地將兩種通信系統(tǒng)融合起來，研制完成的系統(tǒng)可以根據(jù)不同策略自適應(yīng)地選擇地面通信鏈路或衛(wèi)星鏈路”技術(shù)創(chuàng)新點及參數(shù)他和團隊成員克服了很多困難，提出了多項獨創(chuàng)性的方法，目前已申請國家發(fā)明專利40項（其中24項已經(jīng)獲得授權(quán)），編制國家標準3項，發(fā)表國內(nèi)外核心期刊論文61篇（其中SCI收錄16篇）。項目研制的衛(wèi)星與無線通信融合系統(tǒng)實現(xiàn)了規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，部分性能指標處于國際領(lǐng)先水平，并在氣象、安監(jiān)、環(huán)保和軍隊等諸多行業(yè)得到極其廣泛的應(yīng)用，得到了政府有關(guān)部門和客戶的一致好評。市場前景目前本項目的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到全國26個省市的18個行業(yè)。其中，氣象和安監(jiān)市場占有率達到70[%]，環(huán)保市場占有率達到60[%]。產(chǎn)品曾為“神舟系列”飛船的發(fā)射和回收提供氣象保障，為汶川地震、雅安地震和甘肅舟曲特大泥石流等提供了應(yīng)急通信服務(wù)，為上海世博會和深圳大運會等重大活動提供了氣象保障和視頻直播服務(wù)。產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)直接銷售收入8.3億元，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟效益數(shù)百億計。

本項目產(chǎn)品屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，基于可見光通信技術(shù)，設(shè)計開發(fā)了一種海陸空全覆蓋的高速通信產(chǎn)品，本產(chǎn)品能夠在射頻信號可以或不可以到達的場景下實現(xiàn)遠距離、低延時的高清音視頻或大容量數(shù)據(jù)的傳輸，提出了面向國家海洋戰(zhàn)略、民用監(jiān)測技術(shù)的全新通信解決方案。 產(chǎn)品簡介：我們的可見光通信系統(tǒng)是一種新興的空間無線通信設(shè)備，它在隧道監(jiān)測、礦道勘探、水下養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測和水下通訊等領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，將發(fā)揮重要作用。從技術(shù)層面來看，鑒于光波頻段大的天然優(yōu)勢，它的頻段資源是無線電的100多倍，完全可以彌補如今無線電資源匱乏的問題；從實際應(yīng)用上來看，光在黑暗環(huán)境與水中受外界影響小，抗干擾能力強，可以解決所有無線電與聲波無法到達的地方的通信問題，并且傳輸速度比聲波快上數(shù)百倍；從安全性來說，光波具有良好的方向性，當光信號被第三方攔截時，接收方能及時發(fā)現(xiàn)通信鏈路故障，更加易于保密。 技術(shù)壁壘：自主研發(fā)設(shè)計的水下可見光通信系統(tǒng)，水下實際傳輸速度可達1Mbps以上，支持音視頻、大量傳感信息實時傳輸，相比市場其他同類產(chǎn)品，碾壓式的“高速”是我們的核心競爭力。并且，本產(chǎn)品采用自主研制的高性能垂直結(jié)構(gòu)LED，也是目前世界上已報道的最薄垂直結(jié)構(gòu)LED，完美解決了散熱高、出光效率低的問題。擁有相關(guān)自主知識產(chǎn)權(quán)的授權(quán)專利20余項，做到了“國際一流，國內(nèi)領(lǐng)先”的水平。 市場行情：反觀近年來的市場行情，高亮度照明LED的推廣和普及為可見光通信技術(shù)創(chuàng)造了重大發(fā)展機會。日本啟動的“21世紀照明計劃”、美國能源部的“下一代照明計劃（NGLI）”以及歐盟的“彩虹計劃”，都極大推動了LED照明市場在全球規(guī)模的迅速增長。中國跨部委的半導(dǎo)體照明工作小組啟動了“國家半導(dǎo)體照明工程”。隨著LED性能的不斷提升，可見光通信作為空間無線通信技術(shù)的一種，將扮演越來越重要的角色。

相關(guān)成果已獲授權(quán)發(fā)明專利4項（其中國際發(fā)明專利1項）、實用新型專利兩項，已申請發(fā)明專利8項。獲中國僑界貢獻獎（創(chuàng)新成果）、江蘇僑界貢獻獎（創(chuàng)新成果）、第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽團體二等獎、第八屆全國研究生電子設(shè)計大賽全國總決賽“團體特等獎”、第十四屆中國國際工業(yè)博覽會高校展區(qū)優(yōu)秀展品二等獎等多個獎項。2015年4月榮獲第43屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展特別金獎。

綜觀5G、智能化電子設(shè)備、導(dǎo)航定位、柔性可穿戴、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、覆蓋系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，都需要不同類型的高性能換能器件─天線。對于不同的應(yīng)用體系、不同的頻段，天線具有不同的形貌及技術(shù)特征。隨著以上多種應(yīng)用日益緊密地融入人們的生活之中，多功能調(diào)控管理一體化技術(shù)研究的深入，對于這個基本器件的需求在數(shù)量上和質(zhì)量上都有著持續(xù)不斷增長的需求。團隊具有從設(shè)計理念到器件材質(zhì)選取/研發(fā)系列自主知識產(chǎn)權(quán)國家發(fā)明專利100多項，具有按合作方需求完成多種交叉應(yīng)用的按需新產(chǎn)品研發(fā)天線及相關(guān)產(chǎn)品能力，兼顧系統(tǒng)EMC集成化的設(shè)計，完成一體化智能化的高端裝備制作。 天線是應(yīng)用面極為廣泛、技術(shù)含量極高的產(chǎn)品，制作各類天線的材料小型化后用量有限，本身價格一般不超過成品售價十分之一，既可以通過購置知名品牌的基材滿足常規(guī)需求，也可以通過本團隊聯(lián)合的研究團隊按需開發(fā)特種基材，獲取更高的天線特性。從投資的角度，天線批量制作工藝要求并不復(fù)雜，采用常規(guī)具有一定精度的機械加工設(shè)備或者高穩(wěn)定度的PCB制版設(shè)備就可以完成平面小型化天線，設(shè)備壽命較長，在高科技設(shè)計技術(shù)的保障下操作調(diào)控也很方便。扣除產(chǎn)品的后期包裝和推廣成本，利潤極高，需求量大，保守估計各種類別的天線年產(chǎn)值都會在數(shù)千萬以上，前端創(chuàng)新的可以有數(shù)億，屬于低投入高回報的產(chǎn)業(yè)。 項目投資額視合作關(guān)系而定，一般前期投入每個特需專項前期 100~150萬人民幣，后期再追加及提成(不包括廠房等投入)。

一種基于折射率漸變型環(huán)芯光纖的模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)

此項目具有面向城市交通信號控制裝備的“軟件和信息服務(wù)業(yè)”特征的技術(shù)屬性。即城市交通信號自組織控制理論與裝備開發(fā)技術(shù)。 為解決傳統(tǒng)自上而下的城市交通信號控制方法帶來的理論難題（如圖所示）: (1)動態(tài)特性的非線性、 (2)狀態(tài)參數(shù)的時變性、(3)系統(tǒng)邊界的開放性、(4)動力系統(tǒng)的高階性、(5)相鄰路口的耦合性、 (6)信號控制的實時性等系統(tǒng)屬性，造成的無法實現(xiàn)實時性控制的難題。 為此，針對具有復(fù)雜系統(tǒng)特征的城市交通信號控制問題，項目在國內(nèi)首次提出“城市交通信號自下而上自組織控制理論”（如圖2所示）。即通過賦于相鄰路口的自組織屬性，可大幅度減少其控制系統(tǒng)自由度和復(fù)雜性。在快速、實時控制的假設(shè)前提下，使其信號控制由原來的開放性、大自由度、不確定性問題，改變?yōu)榉情_放性、小自由度、確定性問題。

非線性失真是5G通信系統(tǒng)和其他新興多載波通信系統(tǒng)的主要失真來源，而數(shù)字預(yù)失真代表著線性化方法發(fā)展趨勢。目前，數(shù)字預(yù)失真方法均采用了對非線性器件輸出信號的包絡(luò)特性進行直接線性化的簡單思路。由于有源非線性器件（如射頻功放）存在最大輸出功率的限制，故此種原理的線性化算法在高能信號區(qū)會造成輸出有效增益的明顯下降，也就是難以同時滿足低功率損失和高線性化效果的要求。這不但造成了低下的電源利用效率，并且造成我國對進口大功率射頻器件的依賴。 針對5G通信非線性失真研究的理論空白，申請人率先完成了非線性失真信號微觀分析法，首次揭示了億萬個隨機交調(diào)項間的定量關(guān)系，推導(dǎo)出了系統(tǒng)參數(shù)和非線性頻譜間簡潔的多項式表達關(guān)系，并將仿真速度提高1100倍。針對目前射頻電路預(yù)失真方法的原理性缺陷，申請人建立的多級精細化數(shù)字信號預(yù)失真方法實現(xiàn)了在低功率損耗的條件下取得高度線性化效果，此方法可提高功放的功率利用率，降低我國對大功率射頻功放的進口依賴。

2018年5月23日，IEEE通信學(xué)會（IEEE Communications Society）公布了2016-2017年度多媒體通信領(lǐng)域最佳期刊論文獎（Best Journal Paper Award），我校通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國家工程研究中心、通信與信息工程學(xué)院周亮教授以唯一作者身份發(fā)表在IEEE Transactions on Multimedia上的學(xué)術(shù)論文“On data-driven delay estimation for media cloud”摘得這一獎項。 　　IEEE Communications Society多媒體通信領(lǐng)域最佳期刊論文獎每兩年評選一次，每次獲評篇數(shù)不超過2篇，旨在從最近兩年發(fā)表在IEEE Transactions/Journal/Magazine的高水平期刊論文中遴選出有重大理論創(chuàng)新、重要技術(shù)突破的學(xué)術(shù)論文。本次評選共有78篇期刊論文進入初選，經(jīng)過評獎委員會（Award Board）9位多媒體通信領(lǐng)域?qū)＜覈栏癜殃P(guān)、層層篩選，周亮教授的上述論文獲得了這一獎項，這也是2016-2017年度唯一獲獎?wù)撐摹＋@獎理由是：該論文通過對視頻業(yè)務(wù)從數(shù)據(jù)到內(nèi)容的深度分析，設(shè)計了端到端用戶體驗（QoE）客觀化表征模型，有效解決了網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)用戶主觀體驗難以實現(xiàn)客觀化表征的技術(shù)難題，且進一步提出的面向大規(guī)模、海量多媒體業(yè)務(wù)的QoE自動測評與提升技術(shù)，具有復(fù)雜度低、準確度高、易部署等優(yōu)點，為大數(shù)據(jù)環(huán)境下高效多媒體通信與服務(wù)開辟了嶄新的解決途徑。 　　周亮教授的獲獎為提高我校信息與通信學(xué)科的國際影響力起到了積極的推進作用。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簡稱 WSN，是由一些具有無線通信、數(shù)據(jù)采集和處理、協(xié)同合作等功 能的無線傳感器節(jié)點協(xié)同組織構(gòu)成的。WSN 的體系結(jié)構(gòu)劃分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù) 據(jù)鏈路層和物理層。物理層主要考慮調(diào)制方式、信號的傳輸效率等方面的問題；數(shù)據(jù)鏈路層 負責(zé)節(jié)點接入、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)幀檢測和差錯控制、降低節(jié)點間的傳輸沖突等。 目前，研究較多的傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要有三類：直接通信型、聚簇層次型]和平 面型。本項目通過對平面型路由協(xié)議的研究，在分層網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，研究適合 WSN 的路 由選擇協(xié)議，提出了一種能量按需的多路徑路由協(xié)議。通過動態(tài)地選擇匯聚節(jié)點，采用基于 能量的多徑路由協(xié)議可使能量消耗均衡，延長網(wǎng)絡(luò)壽命，提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)率。 

利用納米機器人為信息載體的“觸控分子通信（touchable molecular communication）”信道模型和體系架構(gòu)，并基于此分析和設(shè)計靶向給藥和造影成像系統(tǒng)，極大地提高了分子通信效率和實用性。該文章還入選了IEEE Transactions on NanoBioscience期刊的亮點文章（Featured Article）及高點擊量文章（Top Accessed Article），相關(guān)成果被收入IEEE 1906.1國際標準。 IEEE 1906.1是IEEE首個以分子通信和納米通信為主旨的國際標準，被列入IEEE通信學(xué)會“納米通信網(wǎng)絡(luò)最佳讀物”（Best Readings in Nanoscale Communication Networks）。 納米通信網(wǎng)絡(luò)指納米尺度的設(shè)備（如納米生物傳感器和執(zhí)行器）之間通過信息共享而組成的短距離、小尺度通信網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)助納米設(shè)備在較大的空間范圍上完成較復(fù)雜的任務(wù)。這些納米尺度的設(shè)備可以通過血液注入或者人體植入的方式，在人體單個器官或者全身分布多個節(jié)點，形成一個可存儲、計算及傳送信息的通信網(wǎng)絡(luò)，完成生理病理信息監(jiān)測、藥物和造影劑輸送等，同時與外部監(jiān)控設(shè)備以及無線通信網(wǎng)絡(luò)相連接，協(xié)助移動醫(yī)療和相關(guān)大數(shù)據(jù)處理等。