北京交通大学计算机与信息技术学院研究生导师：刘铭

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基本信息

刘铭，博士、副教授、博士生导师

办公电话：010-51688536电子邮件： mingliu@bjtu.edu.cn

通讯地址：北京市海淀区上园村3号院北京交通大学计算机学院 九教北201邮编：100044

教育背景

博士后(2011.4– 2015.1): 法国雷恩国立应用科学学院 IETR(Institute of Electronics and Telecommunications of Rennes, UMR CNRS 6164)研究所

博士(2007.10– 2011.3): 法国雷恩国立应用科学学院(Institut National des Sciences Appliquées de Rennes, INSA-Rennes)

硕士(2004.9 – 2007.5): 西安交通大学 通信与信息系统

本科(2000.9-2004.7): 西安交通大学 信息工程

工作经历

2015年起加入北京交通大学计算机与信息技术学院信息通信网络研究所、首批入选教育部“2011计划”的北京交通大学“轨道交通安全协同创新中心”，隶属于钟章队教授领导的科研大团队。

研究方向

移动与互联网络

人工智能及应用

计算机技术(专业学位)

软件工程(专业学位)

招生专业

计算机科学与技术硕士

计算机科学与技术博士

电子信息硕士

科研项目

本人目前承担国家自然科学基金等数项科研项目，研究方向涉及5G/6G移动网络、物联网等领域，致力于结合无线大数据、机器学习等方面的最新进展，提高无线网络性能和安全性。欢迎通信、计算机、数学等专业方向的研究生加入我的研究组。研究生将在科研指导、国际合作与交流、就业实习等方面获得大力支持。本研究组同时为有志于出国深造的优秀本科生提供助研机会，各个层次的研究课题等待你的挑战。

在研项目：

国家自然科学基金(面上)项目：基于设备指纹的无线物联网设备身份识别研究，2020-2023，主持。

项目概述：各类物联网应用正在渗透进人们生活的方方面面，与人工智能、大数据、云计算等前沿技术深度融合，构成未来智慧化生活环境的基石。然而无线通信环境的开放性使得物联网时刻面临着遭受恶意攻击的可能性。而物联网设备自身硬件和网络资源的限制造成了物联网整体安全防护能力较低，信息安全隐患突出。本项目将研究利用无线设备固有的设备指纹，结合先进机器学习方法进行物联网设备身份识别的理论与方法。

中央高校基本科研业务费项目：基于设备指纹的物联网双向身份识别研究，2019-2021，主持。

项目概述：物联网受到设备硬件资源和网络资源的限制，其无线通信的安全隐患尤为突出。设备指纹是无线信号中蕴含的与设备硬件固有缺陷相关的特征，可以用来对无线设备的身份进行识别。现有的基于设备指纹进行设备身份识别的方法准确度不佳且容量有限，仅能支持单向身份识别，因而无法满足物联网的需求。针对上述不足，本项目将研究利用设备指纹的互易特性，进行通信双方设备身份的双向识别，以保障双向通信的安全，提升物联网整体的安全性。

国家自然科学基金(青年基金)项目：面向5G的大规模MIMO可靠传输技术研究，2016-2018，主持。已结题。

项目概述：大规模MIMO技术利用大量的基站天线达到了前所未有的频谱效率和系统容量，被广泛认为是第五代移动通信(5G)的标志性支撑技术。然而大规模MIMO系统中基于上行训练的信道获取模式容易受到多用户间重用导频的干扰，也容易遭到恶意用户发动的导频攻击。这使其性能的发挥受到严重的制约，并造成信息传输中的安全隐患。本项目针对5G发展需求，研究大规模MIMO系统中的可靠传输理论与关键技术。具体而言，本项目拟从三个主要方面展开工作：1)研究基于智慧的导频分配策略以及高性能信道估计方法的大规模MIMO信道获取方式;2)研究使用分布式空-时编码，以增强大规模MIMO下行链路中预编码抵抗导频污染的能力;3)研究存在恶意用户攻击导频信号的情况下，大规模MIMO系统上、下行信息的可靠传输。本项目将力求在以上三个方面取得理论突破和技术创新，对我国5G技术的发展和积累起到积极的作用。

中央高校基本科研业务费项目：基于弹性粒度的无线网络切片技术研究，2017-2018，主持。已结题。

项目概述：无线接入网络切片技术能够按时、按地、按需满足各类业务对于网络资源的需求，被认为是未来移动网络应该具备的核心功能。针对当前该技术研究中存在的不足，本项目拟研究支持弹性粒度的无线网络资源划分方法以及与之相适应的无线接入网络切片实现方法。更进一步，本项目将高层次的网络管理层面的研究与较低层次的信号处理方法共同纳入研究范围，在进行网络资源优化的过程中同时考虑低层算法的性能，以期获得更优的网络整体性能。

北京交通大学人才基金项目：大规模MIMO系统中智慧型信道获取方法研究，2015-2017，主持。已结题。

项目概述：本项目针对大规模MIMO技术中基于上行训练的信道获取模式容易受到多用户间重用导频的干扰的问题，研究大规模MIMO系统中的信道获取理论与关键技术。具体拟从两个主要方面展开工作：1)研究基于智慧的导频分配策略，以减小导频使用中的冲突;2)研究高性能的信道估计方法，避免导频污染现象对信道估计产生的影响。本项目将力求在以上方面取得理论突破和技术创新，对5G技术的发展和积累起到积极的作用。

企业横向科研项目：移动RFID标签的位置识别算法研发，2018，主持。

项目概述：本项目主要研发物流分拣系统传送带上RFID标签位置识别算法。贴有RFID标签的物体通过传送带上设置的标签阅读器时，会形成符合一定特征的射频信号波形。通过检测信号特征，可以对RFID标签通过阅读器的时间做出判断，从而推断出传送带上物体的先后顺序，可以为后续的自动分拣提供依据。由于受到无线传播环境的影响，采集到的RFID信号会产生一定的畸变。同时，不同RFID标签的信号会产生相互干扰，造成信号的缺失，从而显著增加了位置估计的难度。本项目将信号处理方法与深度学习技术相结合，力求达到对RFID位置的准确估计。

诺基亚5G核心技术研究项目课题：5G混合业务场景端到端性能优化研究：基于动态TTI增强移动边缘计算的性能，2017-2018，参与，技术负责人。已结题。

项目概述：第五代移动通信(5G)技术可以支持各种类型的业务，包括增强型移动宽带(eMBB)，超可靠和低延迟通信(URLLC)以及大规模机器类型通信(mMTC)。为了保证各种混合业务的服务质量(QoS)要求，本项目研究一种新的混合传输时间间隔(TTI)调度方案，以提高移动边缘计算(MEC)系统中传输控制协议(TCP)传输的性能。在本项目中，考虑了具有不同服务要求的两个用例，即低延迟通信(LLC)和eMBB。 LLC和eMBB最初被分配到具有0.143ms的短TTI和1ms的长TTI的单独频带。利用本项目所提出的调度方案，可以利用短TTI调度处于TCP协议的慢启动阶段的eMBB业务，从而加速初始传输过程。在一定时间阈值之后，当吞吐量可能接近饱和时，eMBB流量切换到具有长TTI的频带以降低传输开销。为了评估所提出的方案的性能，本项目使用诺基亚系统级工具进行测试。测试结果表明，使用动态TTI的方案可以显着提高eMBB用户的性能，同时不会影响LLC用户的用户吞吐量和传输延迟，特别是当eMBB流量负载与可用带宽相比较大时效果更为显著。

北京交大-中兴通讯联合创新中心项目：环境反向散射技术及其在物联网中的应用研究，2015-2016，Co-PI。已结题。

基本科研业务费(重点培育项目)：轨道交通智慧感知与信息处理基础理论研究，2016-2019，参与。

项目概述：如何利用物联网实现轨道交通的安全运营和维护是我们关注的焦点。当前的轨道交通物联网存在以下三大问题：物联网传感器难以做到对轨道交通沿线生态环境的实时全面有效绿色监测，对其感知的异构多源海量数据缺乏有效的存储机制和大数据分析算法，前方突发事件和状况等安全信息难以及时准确传递给当前行驶列车。本项目聚焦于面向安全的轨道交通沿线新型物联网，重点研究绿色智慧感知、信息高效无线传输和海量数据智能分析三大关键问题。

科技部 国家重点研发计划：雷暴结构和闪电多维度特征与雷电预警预报方法研究，2018-2022，参与。

北京市自然科学基金京津冀基础研究合作专项：轨道交通基础设施服役状态检测的物联网关键技术研究，2016-2018，参与。

过往科研项目：

2014年2月至2015年1月 基于移动无线网络的机器对机器通信研究, 法国电信(Orange Labs)资助项目.

项目概述：已经大量部署的移动无线网络覆盖面极广,非常适合承载物联网中机器对机器通信业务。本课题旨在通过分析GSM系统的物理层特性,研究通过2G网络进行机器对机器通信解决方案。

2013年6月至2014年7月 低成本光纤通系统中的高速数据传输

项目概述：基于塑料光纤的通信具有低成本,易部署等优势.然而其信道弥散严重,难以实现高速数据传输.本课题旨在研究高效率,低复杂度的塑料光纤数据传输系统. 项目提出的PN-ZP-DMT传输方案在50米SI-POF光纤的实验系统中达到业界最高的1.5Gbps传输速率.

2011年4月至2015年1月 分布式MIMO广播系统中的低复杂度空-时编-译码方法研究, 欧洲CELTIC计划“ENGINES”项目, 法国ANR资助“M3”项目.

项目概述：现有的无线广播系统以及移动通信系统的广播模式采用单输入-单输出(SISO)传输方式,系统的效率和鲁棒性有限,难以满足未来无线广播系统的要求. 本课题旨在研究使用分布式MIMO技术提供无线广播服务的解决方案. 项目包含“分布式MIMO系统中空-时分组编码设计”,“低译码复杂度最大似然(ML)MIMO接收机”, “基于K-Best方法的低复杂度次最优MIMO接收机设计”等研究内容.

2007年10月至2011年3月 时域同步OFDM(TDS-OFDM)系统信道估计方法研究, 法国布列塔尼大区资助“Mobile TV World”项目.

项目概述：TDS-OFDM系统需要准确的信道信息以避免符号间干扰.本课题旨在研究适用于中国数字电视广播系统(DTMB)的低复杂度、高性能信道估计算法. 研究涉及基于伪随机训练序列的信道估计方法以及利用数据符号的迭代信道估计方法.

2005年6月至2006年10月 认知无线电系统中授权用户检测方法研究, 国家“863”计划资助项目(2005AA123910).

项目概述：认知无线电技术利用现有无线频谱分配体系中的空闲频段,有效解决通信频谱不足的问题. 本研究涉及认知无线电技术中的关键问题– 授权用户信号检测.

研究生指导

2012年10月 至2015年10月 指导 法国雷恩国立应用科学学院博士研究生 Rida El Chall。答辩日期：2015年10月22日。评语：优秀(très honorable)。

目前指导北京交通大学硕士研究生7名(2017年入学2名，2018年入学3名，2019年入学2名，2020年入学1名)。

已毕业研究生5名：

2015级硕士王晓懿同学获学院优秀硕士论文奖，毕业后入职中铁第五勘察设计院(北京)。

2015级硕士王庆同学(协助钟章队教授指导)毕业后入职华为(深圳)。

2015级硕士聂宁同学(协助钟章队教授指导)考取公务员毕业后入职外交部。

2016级硕士徐丽同学，毕业后入职中国人民银行。

2017级硕士魏兰兰同学毕业后入职国科元科技有限公司。

教学工作

2017年起 主讲计算机与信息技术学院本科生主干课程《汇编与接口技术》(64学时)。

2019年起 主讲计算机与信息技术学院研究生主干课程《算法设计与分析》(48学时)。

2013 - 2014年 法国雷恩国立应用科学学院兼职教师(教学时数：63.5小时)。

论文/期刊

国际期刊：

[1] L. Peng, J. Zhang, M. Liu and A. Hu, “Deep Learning Based RF Fingerprint Identification Using Differential Constellation Trace Figure,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, early access, 2019. [manuscript]

[2] L. Xu, J.Q. Chen, M. Liu (*) and X.Y. Wang, “Active Eavesdropping Detection Based on Large-Dimensional Random Matrix Theory for Massive MIMO-Enabled IoT,” Electronics, 2019, 8(2), 146. [manuscript]

[3] L. Peng, G. Li, J. Zhang, R. Woods, M. Liu and A. Hu, “An Investigation of Using Loop-back Mechanism for Channel Reciprocity Enhancement in Secret Key Generation,” IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 18, no. 3, pp.507-519, 2019. [manuscript]

[4] L. Peng, M. Liu (*), M. Hélard and S. Haese, “PN-PAM Scheme for Short Range Optical Transmission over SI-POF--An Alternative to Discrete Multi-Tone (DMT) scheme,” Journal of the European Optical Society, 2017, 13:21. [manuscript]

[5] R. El Chall, F. Nouvel, M. Hélard and M. Liu (*), “Performance and complexity evaluation of iterative receiver for coded MIMO-OFDM systems,” Mobile Information Systems, vol. 2016, Article ID 7642590, 22 pages. [manuscript]

[6] M. Liu, J.-F. Hélard, M. Hélard and M. Crussière, “Towards the next generation TV broadcasting-improved performance using distributed MIMO,” Wireless Personal Communications, vol. 84, no. 4, pp. 2635-2649, October, 2015. [manuscript]

[7] R. El Chall, F. Nouvel, M. Hélard and M. Liu (*), “Iterative receivers combining MIMO detection with turbo decoding: performance-complexity trade-offs,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2015:69. [manuscript]

[8] L. Peng, M. Hélard, S. Haese, M. Liu and J.-F. Hélard, “Hybrid PN-ZP-DMT scheme for spectrum-efficient POF transmissions,” IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 32, no. 18, pp. 3149–3160, 2014. [manuscript]

[9] M. Liu, M. Crussière, M. Hélard and J.-F. Hélard, “Achieving low-complexity maximum-likelihood detection for the 3D MIMO code,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2014:20 pp.1-16, 2014. [manuscript]

[10] M. Liu, M. Crussière and J.-F. Hélard, “A novel data-aided channel estimation with reduced complexity for TDS-OFDM systems,” IEEE Transactions on Broadcasting, vol.58, no.2, pp.247–260, 2012. [manuscript]

[11] M. Liu, M. Hélard, M. Crussière and J.-F. Hélard, “Distributed MIMO coding scheme with low decoding complexity for future mobile TV broadcasting,” IET Electronics Letters, vol.48, no.17, pp.1079–1081, 2012. [manuscript]

国际会议论文：

[12] M. Zhang, M. Liu and Z.D. Zhong, “Neural Network Assisted Active Constellation Extension for PAPR Reduction of OFDM System,” in Proc. 11th International Conference on. Wireless Communications and Signal Processing (WCSP'19), 2019.

[13] M. Zhang, M. Lou, H. Zhou, Y. Zhang, M. Liu and Z.D. Zhong, “Non-Orthogonal Coded Access Based Uplink Grant-Free Transmission for URLLC,” in Proc. IEEE/CIC International Conference on Communications in China, 2019.

[14] Q. Wang, M. Liu, N. Liu and Z.D. Zhong, “On Augmenting UL Connections in Massive MIMO System using Composite Channel Estimation,” in Proc. IEEE Global Communications Conference (Globecom), 2018.

[15] S. Mu, S. Wu, M. Liu, N. Zheng, H. Zhou, Y. Teng, X. Chen, Q. Zhang, Y. Zheng, Z.D. Zhong and H. Guan, “Hybrid Transmission Time Intervals for TCP Slow Start in Mobile Edge Computing System,” in Proc. IEEE/CIC International Conference on Communications in China, 2018.

[16] Q. Wang, Z.Y. Zhao, D.S. Miao, Y.T. Zhang, J.Y. Sun, M. Liu, Z.D. Zhong, “Non-Orthogonal Coded Access for Contention-Based Transmission in 5G,” to appear in Proc. 2017 IEEE 86th Vehicular Technology Conference (VTC2017-Fall), Toronto, Canada, 2017.

[17] X.Y. Wang, M. Liu, D. Wang, and C.J. Zhong, “Pilot Contamination Attack Detection using Random Symbols for Massive MIMO Systems,” in 2017 IEEE 85th Vehicular Technology Conference (VTC2017-Spring), Sydney, Australia, 2017.

[18] L.-A. Dufrene, M. Liu, M. Crussière, J.-F. Hélard and J. Schwoerer, “Blind Repetitions for Cellular-IoT Performance Analysis of Combination Mechanisms,” in Proc. 23rd International Conference on Telecommunications (ICT 2016), Thessaloniki, Greece, May 2016.

[19] R. El Chall, F. Nouvel, M. Hélard, Y. Kokar, and M. Liu, “Towards Efficient Design of Fixed-point Iterative Receiver for Coded MIMO-OFDM Systems,” in Proc. 23rd International Conference on Telecommunications (ICT 2016), Thessaloniki, Greece, May 2016.

[20] M. Liu, M. Crussière, and J.-F. Hélard, “Improved Physical Layer for Energy-Efficient M2M Communications over Cellular Networks,” in Proc. 23rd International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM 2015), Split, Croatia, Sept. 2015.

[21] M. Maaz, M. Hélard, P. Mary, and M. Liu, “Performance Analysis of Time-Reversal Based Precoding Schemes in MISO-OFDM Systems,” in Proc. IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC-Spring 2015), Glasgow, Scotland, May 2015.

[22] R. El Chall, F. Nouvel, M. Hélard, and M. Liu, “Low Complexity K-Best based Iterative Receiver for MIMO Systems,” in Proc. International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems (ICUMT 2014), St.Petersburg, Russia, Oct. 2014.

[23] M. Liu, J.-F. Hélard, M. Crussière and M. Hélard, “Cooperative distributed MIMO broadcasting-a promising solution to the ‘Mobile Data Tsunami’ in 2020,” in Proc. Wireless World Research Forum (WWRF) Meeting 31, pp.1–7, Vancouver, Canada, Oct. 2013.

[24] M. Liu, M. Hélard, J.-F. Hélard and M. Crussière, “A fast decodable full-rate STBC with high coding gain for 4 × 2 MIMO systems,” in Proc. IEEE International Symposium on Personal,Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC 2013), London, UK, Sept. 2013.

[25] M. Liu, J.-F. Hélard, M. Crussière, and M. Hélard, “Reduced-complexity maximum-likelihood decoding for 3D MIMO code,” in Proc. IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC 2013), Shanghai, China, Apr. 2013.

[26] L. Peng, M. Hélard, S. Haese and M. Liu, “1.5 Gbits PN-ZP-DMT transmission system for 1-mm core diameter SI-POF with RC-LED,” in Proc. European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC 2013), London, UK, Sept. 2013.

[27] M. Liu, M. Crussière, M. Hélard and J.-F. Hélard, “Distributed MIMO schemes for the future digital video broadcasting,” in Proc. 20th International Conference on Telecommunications (ICT 2013), Casablanca, Morocco, May 2013.

[28] M. Liu, M. Crussière, M. Hélard, J.-F. Hélard and Y. Nasser, “Enhanced mobile digital video broadcasting with distributed space-time coding,” in Proc. ICC Workshop on Telecommunications: From Research to Standards, Ottawa, Canada, June 2012.

[29] M. Liu, M. Crussière and J.-F. Hélard, “Improved channel estimation methods based on PN sequence for TDS-OFDM,” in Proc. 19th International Conference on Telecommunications (ICT 2012), Jounieh, Lebanon, Apr. 2012.

[30] M. Liu, M. Crussière and J.-F. Hélard, “Enhanced two-dimensional data-aided channel estimation for TDS-OFDM,” in Proc. 4th International Conference on Signal Processing and Communication Systems (ICSPCS'10), Gold Coast, Australia, Dec. 2010.

[31] M. Liu, M. Crussière and J.-F. Hélard, “A combined time and frequency algorithm for improved channel estimation in TDS-OFDM,” in Proc. International Conference on Communications (ICC 2010), Cape Town, South Africa, May 2010.

[32] M. Liu, M. Crussière and J.-F. Hélard, “A novel iterative data-aided channel estimation for Time Domain Synchronous-OFDM,” in Proc. 4th International Workshop on Signal Design and its Applications in Communications (IWSDA'09), Fukuoka, Japan, Oct. 2009.

[33] M. Liu, M. Crussière, J.-F. Hélard and O.P. Pasquero, “Analysis and performance comparison of DVB-T and DTMB systems for terrestrial digital TV,” in Proc. 11th IEEE International Conference on Communication Systems (ICCS 2008), pp. 1–6, Guangzhou, China, Oct. 2008.

国内期刊论文：

[34] 王公仆，熊轲，刘铭，高飞飞，钟章队. 反向散射通信技术与物联网. 物联网学报. 2017 (1): 67-75.

[35] 刘铭，徐丽，王晓懿，陈佳奇. 基于随机矩阵理论的大规模MIMO系统窃听用户检测研究. 北京交通大学学报. 2020.

专著/译著

Q.Y. Li, Z.D. Zhong, M. Liu and W. W. Fang, "Smart Railway Based on Internet of Things." Chapter in Big Data Analytics for Sensor-Network Collected Intelligence, H.-H. Hus, et. al. (eds), Elsevier, 2017. [link]

L.A. Geng-Yang, M. Liu, Q. Y. Li and R. He, "Introduction of Machine Learning." Chapter in Applications of Machine Learning in Wireless Communications, IET, 2019.

专利

1. 邓建国, 罗新民, 刘铭, 张凡, 张晓, 郝红利, “认知无线电系统的授权用户信号检测方法,” 专利授权号: CN100518012 C, 申请日期：2006年6月26日.

2. 刘铭, 王晓懿, 王东, “随机符号法检测大规模MIMO系统中主动窃听用户的方法,” 国家发明专利申请, 申请号201610972844.1, 申请日期： 2016年11月7日.

3. 刘铭, 刘念, 王庆, “基于大规模MIMO的非正交多址接入方法,” 国家发明专利申请, 申请号201810485402.3, 申请日期： 2018年5月21日.

4. 刘铭, 刘念, 薛文元, 魏兰兰, 李清勇, 王浩业, 冀京秋, 王晗炜, 杨涵晨, 孙汉武, “一种基于深度学习的RFID标签位置估计方法,” 国家发明专利申请, 申请号201910591425.7, 申请日期： 2019年7月3日.

5. 刘铭, 程慈航, 张天壮, 任佳鑫, 张军霞, 韩晓艺, 刘炽, “一种基于RFID的现场工具智能监管系统,” 国家发明专利申请, 申请号201911080688.8, 申请日期： 2019年11月7日.

6. 刘铭, 韩晓艺, 魏兰兰, 彭林宁, 王东, 张军霞, 任佳鑫, 刘念, 郑雅文, “基于多重间隔差分星座轨迹图的射频指纹提取方法,” 国家发明专利申请, 申请号201911317866.4, 申请日期： 2019年12月19日.

软件著作权

1. 基于射频指纹识别的无线设备认证平台. 张磊, 张禹墨, 李许增, 刘铭, 魏兰兰, 田宏韬. 2019年2月25日.

获奖与荣誉

2018年获握奇奖教金.

指导的王晓懿同学的硕士论文《大规模MIMO系统中的物理层安全机制研究》获得2017年北京交通大学计算机与信息技术学院优秀硕士学位论文奖.

指导程慈航同学获得2019年北京市普通高等学校优秀本科生毕业设计(论文).

指导张磊等同学获得第十届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛二等奖.

社会兼职

国际期刊审稿人：

IEEE Transactions on Communications, IEEE Transactions on Vehicular Technology, IEEE Communications Letters, IEEE Transactions on Mobile Computing, IEEE Transactions on Multimedia, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, Annals of Telecommunications, Frequenz, IET Communications, ETRI Journal, Wireless Personal Communications

国际会议程序委员会委员(TPC Member):

WCNC 2016, WCNC 2019, WCNC 2020