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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(shì)，但是受到遮擋以后，信號(hào)就會(huì)不好，而且通信的成本太高，2M帶寬每小時(shí)就要花費(fèi)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(dāng)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(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害破壞時(shí)，就無法通信了。正是基于這兩個(gè)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們‘取長(zhǎng)補(bǔ)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(diǎn)及參數(shù)他和團(tuán)隊(duì)成員克服了很多困難，提出了多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性的方法，目前已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利40項(xiàng)（其中24項(xiàng)已經(jīng)獲得授權(quán)），編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，發(fā)表國(guó)內(nèi)外核心期刊論文61篇（其中SCI收錄16篇）。項(xiàng)目研制的衛(wèi)星與無線通信融合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，部分性能指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，并在氣象、安監(jiān)、環(huán)保和軍隊(duì)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(píng)。市場(chǎng)前景目前本項(xiàng)目的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到全國(guó)26個(gè)省市的18個(gè)行業(yè)。其中，氣象和安監(jiān)市場(chǎng)占有率達(dá)到70[%]，環(huán)保市場(chǎng)占有率達(dá)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(huì)和深圳大運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)提供了氣象保障和視頻直播服務(wù)。產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直接銷售收入8.3億元，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益數(shù)百億計(jì)。

本項(xiàng)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(jì)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(hào)可以或不可以到達(dá)的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低延時(shí)的高清音視頻或大容量數(shù)據(jù)的傳輸，提出了面向國(guó)家海洋戰(zhàn)略、民用監(jiān)測(cè)技術(shù)的全新通信解決方案。 產(chǎn)品簡(jiǎn)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(cè)、礦道勘探、水下養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)和水下通訊等領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)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(shì)，它的頻段資源是無線電的100多倍，完全可以彌補(bǔ)如今無線電資源匱乏的問題；從實(shí)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(qiáng)，可以解決所有無線電與聲波無法到達(dá)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(dāng)光信號(hào)被第三方攔截時(shí)，接收方能及時(shí)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(jì)的水下可見光通信系統(tǒng)，水下實(shí)際傳輸速度可達(dá)1Mbps以上，支持音視頻、大量傳感信息實(shí)時(shí)傳輸，相比市場(chǎng)其他同類產(chǎn)品，碾壓式的“高速”是我們的核心競(jìng)爭(zhēng)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(bào)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(shí)產(chǎn)權(quán)的授權(quán)專利20余項(xiàng)，做到了“國(guó)際一流，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先”的水平。 市場(chǎng)行情：反觀近年來的市場(chǎng)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(jī)會(huì)。日本啟動(dòng)的“21世紀(jì)照明計(jì)劃”、美國(guó)能源部的“下一代照明計(jì)劃（NGLI）”以及歐盟的“彩虹計(jì)劃”，都極大推動(dòng)了LED照明市場(chǎng)在全球規(guī)模的迅速增長(zhǎng)。中國(guó)跨部委的半導(dǎo)體照明工作小組啟動(dòng)了“國(guó)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(xiàng)（其中國(guó)際發(fā)明專利1項(xiàng)）、實(shí)用新型專利兩項(xiàng)，已申請(qǐng)發(fā)明專利8項(xiàng)。獲中國(guó)僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（創(chuàng)新成果）、江蘇僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（創(chuàng)新成果）、第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽團(tuán)體二等獎(jiǎng)、第八屆全國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)大賽全國(guó)總決賽“團(tuán)體特等獎(jiǎng)”、第十四屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)高校展區(qū)優(yōu)秀展品二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。2015年4月榮獲第43屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展特別金獎(jiǎng)。

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(duì)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(duì)于這個(gè)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(zhǎng)的需求。團(tuán)隊(duì)具有從設(shè)計(jì)理念到器件材質(zhì)選取/研發(fā)系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)家發(fā)明專利100多項(xiàng)，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(jì)，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(jià)格一般不超過成品售價(jià)十分之一，既可以通過購(gòu)置知名品牌的基材滿足常規(guī)需求，也可以通過本團(tuán)隊(duì)聯(lián)合的研究團(tuán)隊(duì)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(jī)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(zhǎng)，在高科技設(shè)計(jì)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(rùn)極高，需求量大，保守估計(jì)各種類別的天線年產(chǎn)值都會(huì)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(bào)的產(chǎn)業(yè)。 項(xiàng)目投資額視合作關(guān)系而定，一般前期投入每個(gè)特需專項(xiàng)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(xiàng)目具有面向城市交通信號(hào)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(hào)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(hào)控制方法帶來的理論難題（如圖所示）: (1)動(dòng)態(tài)特性的非線性、 (2)狀態(tài)參數(shù)的時(shí)變性、(3)系統(tǒng)邊界的開放性、(4)動(dòng)力系統(tǒng)的高階性、(5)相鄰路口的耦合性、 (6)信號(hào)控制的實(shí)時(shí)性等系統(tǒng)屬性，造成的無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性控制的難題。 為此，針對(duì)具有復(fù)雜系統(tǒng)特征的城市交通信號(hào)控制問題，項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)首次提出“城市交通信號(hào)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(shí)時(shí)控制的假設(shè)前提下，使其信號(hào)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(shì)。目前，數(shù)字預(yù)失真方法均采用了對(duì)非線性器件輸出信號(hào)的包絡(luò)特性進(jìn)行直接線性化的簡(jiǎn)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(hào)區(qū)會(huì)造成輸出有效增益的明顯下降，也就是難以同時(shí)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(guó)對(duì)進(jìn)口大功率射頻器件的依賴。 針對(duì)5G通信非線性失真研究的理論空白，申請(qǐng)人率先完成了非線性失真信號(hào)微觀分析法，首次揭示了億萬個(gè)隨機(jī)交調(diào)項(xiàng)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(jiǎn)潔的多項(xiàng)式表達(dá)關(guān)系，并將仿真速度提高1100倍。針對(duì)目前射頻電路預(yù)失真方法的原理性缺陷，申請(qǐng)人建立的多級(jí)精細(xì)化數(shù)字信號(hào)預(yù)失真方法實(shí)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(guó)對(duì)大功率射頻功放的進(jìn)口依賴。

2018年5月23日，IEEE通信學(xué)會(huì)（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(jiǎng)（Best Journal Paper Award），我校通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國(guó)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(jiǎng)項(xiàng)。 　　IEEE Communications Society多媒體通信領(lǐng)域最佳期刊論文獎(jiǎng)每?jī)赡暝u(píng)選一次，每次獲評(píng)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(píng)選共有78篇期刊論文進(jìn)入初選，經(jīng)過評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)（Award Board）9位多媒體通信領(lǐng)域?qū)＜覈?yán)格把關(guān)、層層篩選，周亮教授的上述論文獲得了這一獎(jiǎng)項(xiàng)，這也是2016-2017年度唯一獲獎(jiǎng)?wù)撐摹＋@獎(jiǎng)理由是：該論文通過對(duì)視頻業(yè)務(wù)從數(shù)據(jù)到內(nèi)容的深度分析，設(shè)計(jì)了端到端用戶體驗(yàn)（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(yàn)難以實(shí)現(xiàn)客觀化表征的技術(shù)難題，且進(jìn)一步提出的面向大規(guī)模、海量多媒體業(yè)務(wù)的QoE自動(dòng)測(cè)評(píng)與提升技術(shù)，具有復(fù)雜度低、準(zhǔn)確度高、易部署等優(yōu)點(diǎn)，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(jiǎng)為提高我校信息與通信學(xué)科的國(guó)際影響力起到了積極的推進(jìn)作用。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)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(diǎn)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(hào)的傳輸效率等方面的問題；數(shù)據(jù)鏈路層 負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)接入、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)幀檢測(cè)和差錯(cuò)控制、降低節(jié)點(diǎn)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(xiàng)目通過對(duì)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(dòng)態(tài)地選擇匯聚節(jié)點(diǎn)，采用基于 能量的多徑路由協(xié)議可使能量消耗均衡，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)率。 

利用納米機(jī)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(jì)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(shí)用性。該文章還入選了IEEE Transactions on NanoBioscience期刊的亮點(diǎn)文章（Featured Article）及高點(diǎn)擊量文章（Top Accessed Article），相關(guān)成果被收入IEEE 1906.1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 1906.1是IEEE首個(gè)以分子通信和納米通信為主旨的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，被列入IEEE通信學(xué)會(huì)“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(gè)器官或者全身分布多個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)可存儲(chǔ)、計(jì)算及傳送信息的通信網(wǎng)絡(luò)，完成生理病理信息監(jiān)測(cè)、藥物和造影劑輸送等，同時(shí)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(dòng)醫(yī)療和相關(guān)大數(shù)據(jù)處理等。