《無線中繼通信系統中編碼協作與資源最佳化研究》是依託清華大學，由樊平毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無線中繼通信系統中編碼協作與資源最佳化研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：樊平毅
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題研究定位於深入分析無線行動網路中採用中繼模式對網路系統容量的影響以及逼近網路容量的策略，探索高效網路拓撲的構建，包括中繼位置的選擇，中繼節點數目的確定等。在此基礎上分析，分析網路空間資源，功率資源，頻譜資源的有效配置方案以及多種模式業務在網路中的調度方案，同時在適當的場景中結合網路編碼技術，將網路編碼技術與多用戶協作技術相結合，從而探索提升網路傳輸效率的有效途徑。具體研究內容包括：研究基於多用戶協作的網路性能度量方法以及容量上限，分析拓撲控制和網路編碼可行的組合模式及無線分布系統中的資源最佳化問題；分析基於中繼網路編碼的面向組播業務模式的網路性能；探討基於中繼網路編碼的面向多單播流業務（多用戶對）的節點協作模式與用戶公平性處理策略。這些研究內容有助於深化我們對無線行動網路資源的理解，為下一代移動通信系統設計提供理論指導。它屬於信息領域的前沿熱點，在理論和工程上均有重要的意義
結題摘要
本項目主要討論中繼系統的性能最佳化問題，首先討論了Shannon獎（1985）獲得者美國麻省理工大學Robert Gallager教授提出了兩個基本問題：（1）如果物理信道是衰落信道，那么網路的分層設計協定模式是否仍合理? (2) 如何逼近衰落信道的遍歷容量？我們的創新性結果如下：（1） 如果衰落信道是獨立同分布的（快衰落），那么在一段時間內信道可支持的最大服務量是時間的確定性線性函式，其線性係數等於遍歷容量值。 該結論部分回答了Gallager教授提出的衰落信道上信息傳輸問題: 網路層設計可以和物理層設計分開進行獨立設計。 同時解釋了實際工程中引入的交織器，其作用就等同於使信道趨向獨立同分布的狀況。（2） 通過在傳送端引入有限存儲器的模式，討論存儲器長度與系統溢出機率之間的關係，提出了一種新的容量概念，epslon-溢出容量，該理論是傳統的中斷容量的推廣。當系統採用恆定數據率輸入信道時， 如果系統中存儲器長度為0，則溢出容量等同於中斷容量；當系統中存儲器長度無限長，則溢出容量就等於遍歷容量。之後，利用排隊論和資訊理論組合理論，討論了低信噪比Rayleigh衰落信道的容量逼近問題，在國際上首次給出嚴格的佇列分布的顯示表達式。這一研究成果，回答了Robert Gallager教授2002年提出的衰落信道下恆定數據輸入速率的排隊問題。（3）討論了時空網路編碼、計算轉發中繼等具體中繼系統的性能和資源最佳化問題。並將有關中繼的問題研究推廣到高速鐵路寬頻通信系統的研究上。針對兩跳的傳輸模式：地面基站到列車接入點AP和AP到車載用戶，我們提出了移動服務量，服務效率等新概念，給出了地面基站的站距選取策略。 （4） 從網路資訊理論的角度針對三節點三角性拓撲模式的中繼網路，提出了一種中繼節點的平均信噪比分解方法，將中繼節點的傳輸頻寬分解為兩部分，一部分採用壓縮轉發方法,另一部分採用解碼轉發, 利用功率調節，保證其平均信噪比不變。理論證明該方式可以很好的逼近Kabayashi界，是目前國際上最好的逼近實現。 在無線通信領域IEEE雜誌和歐洲Wiley期刊以及IEEE主辦的著名國際會議IEEE Globecom, ICC, WCNC, ISIT, IWCMC等共發表學術論文58篇，其中國際雜誌25篇（SCI 24篇）， 國際會議33篇（EI檢索）， 獲得3篇IEEE國際會議最佳論文。
