电子系陆建华教授等完成的“无线多媒体协同通信模型及性能优化”项目获国家自然科学奖二等奖

畅享无线世界的研究乐趣 

实习记者 陈欢

  

图为(从左至右)张黔、朱文武、陆建华、殷柳国、陶晓明。  

   项目介绍

  【项目名称】无线多媒体协同通信模型及性能优化

  【项目完成人】陆建华 朱文武 张黔殷柳国 陶晓明

  【项目介绍】该项目提出了一种多媒体信息结构化表征、以及刻画时变无线信道相关特性的方法,并以此构建无线通信与多媒体处理联合优化的协同通信模型,为有效解决非平稳信息传输处理难题、发展无线多媒体通信领域做出了贡献。理论成果发表于本领域代表性国际期刊和会议上,得到了广泛正面评价,有关成果被国际经典教材引用;模型方法得到了国内外同行的实验验证,对未来无线多媒体网络的优化设计具有重要的指导意义。

  自1887年赫兹在实验室里成功实现了人类历史上第一次无线信息传送以来,人类就开始向往一个让任何人在任何地方都能实现无线移动通信的世界。

  由清华大学电子工程系教授陆建华领导的“无线多媒体协同通信模型及性能优化”项目,对未来无线多媒体网络的优化设计具有重要的指导意义。他和他的研究团队正在为探索实现一个丰富多彩的无线通信世界贡献自己的一份力量。2012年,“无线多媒体协同通信模型及性能优化”项目获国家自然科学奖二等奖。

国家需求牵引基础研究

  这个项目研究的是无线通信领域的理论基础,但问题的提出却源自实际的应用需求。

  陆建华十分信奉“知识来源于实践”。在他看来,从实际需求中提炼出问题,并通过科学研究进行探索,再在理论和技术方面解决问题,是进行科学研究的有效路径。

  最初,这个项目恰好是源自实际需要,而且是国家需求。

  1989年,陆建华硕士毕业于清华大学电子系,随后留校任教。那时候在所从事的一项国防科研课题中,陆建华了解到一个急需解决的问题:如何在恶劣的无线通信条件下传送高质量的多媒体文件?

  能否从更为基本的问题入手去寻找解决方案呢?陆建华想。

  由于面临复杂性与不确定性的双重挑战,无线多媒体通信在上世纪90年代还是一个崭新的研究领域,相关理论基础研究尚处于萌芽状态。

  “既然是国家需求,就要去研究、去攻关。”陆建华暗下决心。在电子系吴佑寿、姚彦、郑君里等老师的鼓励下,1995年陆建华由学校公派到香港科技大学攻读博士学位,为日后的相关研究和关键技术攻关打下坚实的理论基础。

  陆建华很庆幸在香港科技大学学习时得到了国际多媒体信号处理及无线通信领域多位知名学者的帮助,那段时间,他初步理清了研究思路,并将博士论文的研究方向确定为无线多媒体通信。

  在攻读博士学位期间,陆建华系统地学习了无线通信及多媒体信号处理的相关基础理论和专业知识,通过刻苦钻研,他在无线多媒体通信编码技术研究上取得了初步成果,并开始在国际会议和国际期刊上发表论文,得到了国际同行的关注和认可。

  可以说,从最初的国家需求出发,陆建华渐渐步入无线多媒体通信研究领域。

团队协作 共同面对理论难题

  无线多媒体通信涉及无线通信和多媒体处理两个领域的基础理论,而且面临的应用环境复杂多变,系统深入的理论和技术研究更是需要紧密的团队协作。

  1998年,陆建华博士毕业后放弃多个机会,回到清华任教。他一方面努力做好宇航技术研究工作,一方面开始着手准备无线多媒体通信的深化研究工作。后来,陆建华在微软亚洲研究院做访问学者时,出于共同的研究兴趣,相识了日后与自己在该领域并肩作战的两位“战友”———清华大学计算机系教授朱文武和香港科技大学计算机科学与工程系教授张黔。

  2000年和2003年,现任清华大学宇航中心副研究员殷柳国和现任清华电子系助理研究员陶晓明相继进入电子系攻读博士学位。就这样,陆建华无线多媒体通信基础研究团队初步形成。

  “随着无线通信应用的不断普及,人们越来越希望能随时随地可以用手机等移动终端自由快速地使用图像和视频等多媒体服务,无线多媒体通信在移动互联网、物联网、空间网络等领域显示出广泛的应用前景。”陆建华指出,“另一方面,由于复杂不确定性制约,无线多媒体传输效率低,且质量难以得到有效控制,相关研究也因此得到越来越广泛的关注,并逐渐成为国内外的研究热点。”基于前期良好的研究基础,陆建华团队先后获得国家973计划课题、自然科学基金重点项目及863计划项目等资助。国家项目为系统的理论和技术提供了良好平台,也为研究团队的建设提供了强有力的支撑。

  “要弄清无线多媒体通信的难题所在,需要研究无线通信与多媒体数据两方面的统计特性及其相互作用机理,需要采用联合优化的设计思想。”陆建华说,“在无线多媒体通信的早期研究中,研究者通常将多媒体通信等同于常规的数据通信来处理,常常导致带宽效率低下但通信性能并不能得到保证。”

  “这种联合优化如何理解呢?”陆建华解释说,“举一个比较简单的例子,如果多媒体数据可以分为重要部分和次重要部分,在无线通信中要根据传输信道的状况设计保护策略和传输策略,优先保证重要部分无差错传输,这样可以提高无线多媒体的传输效率和接收质量。”他补充说,“简单地划分多媒体数据为重要的和次重要的部分是远远不够的,要解决无线多媒体通信难题,还要从基本的问题出发,具体而言,就是要回归到构成无线通信过程的基本元素上来,如信源特性、传播特性、信道噪声及编码方法等。”

  为寻求突破点,陆建华带领研究团队从无线多媒体通信区别于传统数据通信的本质特征入手,研究了影响多媒体处理及通信质量的信息结构化特性及无线信道特性的作用机理,提出了一种多媒体信息结构化表征、以及刻画时变无线信道相关特性的方法。在此基础上建立了无线传输与多媒体处理联合优化的协同通信模型以及面向系统级全局优化的协议优化模型,并发展了无线多媒体容错编码与传输技术、移动环境下多径传播环境的纠错控制等一系列面向实际应用的分析设计方法,为发展无线多媒体协同通信基础理论奠定了基础。

  经过十余年的潜心研究,陆建华团队取得了重要的理论创新研究成果,核心论文发表在本领域代表性国际期刊上,得到了广泛好评。研究成果还通过工程应用实践,有效解决了重要的实际问题。

坚持不懈 学术创新与人才培养更上层楼

  尽管取得了重要的研究成果,但陆建华依旧认为:“我们研究的只是无线通信领域中的冰山一角,目前团队的成果尚是探索,要想描摹出未来无线通信领域的完整理论体系,还需要更多研究者的努力。”

  正是带着这一份探索未知的恒心和对成就的谦逊,陆建华团队踏实努力地开展每一个科研项目研究,为实现无线通信领域的创新发展不懈耕耘。另一方面,也正是通过项目研究和团队协作,才能不断培养创新研究人才。

  陆建华强调:“我们应该非常注重基础理论研究,因为通过扎实的基础理论学习和科学研究,才能在研究方法和科学思维方面得到良好训练。这将使年轻学者们在未来的发展中具备足够的后劲,既能胜任理论研究,在技术开发中也可以有良好的表现。”

  “我们研究团队中的殷柳国老师便是典型的例子。”陆建华说。殷柳国在进入清华电子系攻读工学博士后不久,就逐渐参与到相关研究中来。他先后参加了国家863项目“无线多媒体容错编码与传输技术研究”和国家973课题“高性能多媒体通信算法及系统集成技术研究”,取得了很好的研究成果,曾获得清华大学第八届研究生“学术新秀”和微软亚洲研究院“微软学者”荣誉称号。如今殷柳国已是宇航中心的博士生导师,无论基础研究还是技术攻关都有良好建树。陶晓明的发展也与之类似,她现在也成为电子系的一名教师,提出的新概念探索项目得到了国家自然科学基金项目和863项目的资助。

  陆建华说:“基础研究是充满乐趣的,因为每一次研究进步都记录着‘由苦到甜’的经历,人生也会因此而更加精彩。”同时他还强调,“通过在基础理论的探索,年轻的学者在学术道路上会逐渐登堂入室。我相信这些年轻人,将来会比我走得更好。”

  陆建华一直对团队成员们强调说要不断往前看,“人类距离实现任何人在任何时间、任何地点以任何方式与任何人进行通信的梦想依然有很遥远的距离,我们团队也将继续在无线通信领域付出自己的努力,继续以坚定的科学信念,面向实际需要,坐下来、静下心,只为了未来那个蕴含无限可能的无线世界。”

  来源:新清华2013-4-19

 

2013年04月23日 15:20:29  清华新闻网

更多 ›图说清华

最新更新