《空時協作定位的信息機理及算法設計》是依託清華大學，由沈淵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空時協作定位的信息機理及算法設計
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：沈淵
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實時高精度的位置信息對未來無線行動網路在各個領域的套用起著至關重要的作用。近年來，網路空時協作的新架構為解決複雜環境中高精度的定位難題提供了有效的方案。但是對協作所產生的信息耦合機理認識的不足，影響了分散式定位算法和資源分配方案的性能。本課題旨在研究協作定位網路中空時信息耦合的機理，並設計帶有耦合補償的分散式定位算法和資源分配方案，以獲取最大的協作增益。具體來說，本課題擬通過推導得出給定空時狀態的等效定位信息，來確定產生信息耦合的主要因素及其強度隨空時距離的衰減規律。在此基礎上，設計新型的分散式定位算法，通過最佳化疊代算法的網路時序安排和狀態聚簇來有效抑制信息耦合的影響。同時，也將為動態的分散式協作定位網路設計高效的資源分配方案，通過對目標函式進行耦合補償來提高最佳化方案的性能。本課題將為協作定位網路的設計與運行建立新的理論基礎、提供重要洞見，並幫助設計有效的網路算法。
結題摘要
實時高精度的位置信息是未來行動網路最重要的信息之一。在衛星拒止環境下，網路空時協作的新架構為實現無縫高精度的定位導航提供了解決方案。但是，網路空時協作將產生複雜的信息耦合機理，阻礙了高效分散式定位算法的設計。本課題圍繞網路協作定位的理論與算法，開展的研究工作包括協作定位中的空時信息耦合和相對定位理論、協作定位資源分配中的合作與博弈、基於全雙工和天線陣列的網路協作定位理論與算法等，取得了一系列研究成果，為協作定位網路的設計與運行提供理論指導和性能參考。具體研究成果包括：推導得出在空時協作網路中任一空時狀態的等效定位信息，確定了信息耦合的主要因素及其強度隨空時距離的衰減規律，並開發了帶有信息耦合補償的定位算法；引入了相對定位的概念及指標，通過子空間投影實現了協作定位網路從絕對定位到相對定位性能的轉換，並給出了子空間的閉式解；基於等效定位信息，建立了協作定位網路的資源最佳化框架，開發了基於合作和博弈目標的資源最佳化算法，大幅提升了定位網路的整體性能。除了既定的研究目標，研究團隊也探索了全雙工和天線陣列技術對於高精度定位的重要作用，成果包括：提出了一種基於全雙工的低時延網路協作定位測量方案，在兩幀通信時隙內即可完成所有協作節點的定位，並開發了高效的聯合信道估計和網路定位同步算法；揭示了多天線陣列定位分辨多徑效應的機理，證明了多徑信號可分別由信號的時域相關性和信道的空域相關性兩個維度進行分辨；提出了一種基於波束空間的陣列定位算法，證明了僅用兩維波束空間即可實現陣列信號的無損表達，進而開發了最優波束空間設計算法，為低通信負擔下的定位提供了實用的信號降維方法。本課題的成果可以為協作定位網路的設計與運行建立新的理論基礎、提供重要洞見，並幫助設計有效的網路算法。在本項目的支持下，課題組共發表IEEE期刊論文11篇，國際會議論文11篇。
