《大規模分散式天線系統下行資源調度及MAC協定研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由黃聖春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大規模分散式天線系統下行資源調度及MAC協定研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃聖春
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大規模分散式天線系統（LDAS）是5G研究背景下滿足未來移動通信高頻譜效率、高能量效率和高可靠性傳輸需求的一種新型多天線架構。本課題擬從LDAS的無線資源調度和媒體接入控制協定兩個角度深入研究，揭示LDAS分散式的天線拓撲、傳輸功率、多用戶和頻譜等資源與系統容量及協定設計的內在聯繫。首先針對使用低階空時編碼的LDAS下行廣播傳輸，研究基於平衡空時編碼數據流分配的可靠下行廣播傳輸，解決分散式天線拓撲下空時編碼數據流接收功率不均勻帶來的誤碼率升高問題。然後針對LDAS的下行多用戶MIMO傳輸，研究以最大化系統容量為最佳化目標的服務用戶集合的低複雜度選擇算法。進一步，為了在組網運行中充分利用LDAS的拓撲特點及物理層傳輸優勢，研究室內運用中LDAS數據鏈路層的媒體接入控制協定。本項目將分別從資源調度和網路協定兩個角度挖掘LDAS的性能潛力，為我國未來移動通信中LDAS的套用提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
大規模分散式天線系統（LDAS）通過光載無線等寬頻低損耗鏈路將分散在不同地理位置上的幾十甚至幾百個遠端天線單元連線到中心處理單元進行集中信號處理，它是5G研究背景下滿足未來移動通信高頻譜效率、高能量效率和高可靠性傳輸需求的一種新型多天線架構。本項目針對LDAS的媒體接入控制協定和無線資源管理展開了深入研究，重點研究了LDAS如何兼容現有無線區域網路標準IEEE 802.11協定的問題、如何提升媒體介入控制效率的問題、如何提升能量效率的問題以及如何提升多用戶選擇效率的問題。具體而言，本項目的主要研究內容和成果有：（1）分析了IEEE 802.11協定的信標幀間隔等參數對LDAS網路性能影響，OPNET仿真表明信標幀間隔選擇過大或者過小都會導致進入加入競爭階段的節點數目增多，使得網路重傳增加。（2）針對LDAS中直接使用IEEE802.11協定時邊緣節點干擾嚴重的問題，設計了能夠顯著提高邊緣節點性能的改進式點協調功能MAC協定（CRP-MAC）。OPNET仿真表明所提協定可以有效提升重疊區域節點的吞吐量並降低整體網路重傳量。（3）針對LDAS架構下由於中心處理單元與遠端天線單元之間距離遠帶來的協定效率降低的問題，設計了基於令牌的點協調功能MAC協定（TP-MAC）。TP-MAC基於一個高效的節點ID分配算法和載波偵聽機制，使得LDAS可以大幅度降低用戶衝突或媒體空閒的機率，仿真表明TP-MAC比IEEE802.11和預約分配時分多址協定都擁有更高的吞吐量性能。（4）針對LDAS中將使用的三種典型的混合自動重傳請求協定，提出了使平均總功率最小化和中斷機率最小化的最優功率分配問題的最優功率序列閉式解。根據最優功率序列閉合表達式，發現三種協定最優分配功率序列在目標中斷機率小於某一與天線數目、重傳次數和傳輸速率有關的門限時是單調遞增的，且最優功率分配算法相對於等功率分配算法獲得的增益隨著目標中斷機率的減小先減小然後增大。數值仿真結果表明最優功率分配序列可以有效提高LDAS HARQ協定的性能。（5）針對使用迫零波束成型預編碼的LDAS下行多用戶調度問題，基於有效信道增益提出了一種低複雜度的高性能多用戶調度算法。數值仿真表明該算法以低複雜度獲得了接近ZFS算法的總容量性能。在項目資助下發表論文6篇，其中SCI收錄3篇，EI收錄2篇；申請國家發明專利1項；培養博士生1名，碩士生2名。
