隨機接入中的分散式功率控制和數據包編碼傳輸

《隨機接入中的分散式功率控制和數據包編碼傳輸》是依託復旦大學，由許崇斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：隨機接入中的分散式功率控制和數據包編碼傳輸
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：許崇斌

項目摘要

隨機接入是一種簡單靈活的多址方式，廣泛套用於無線區域網路、感測器網路、認知無線電等通信系統中。但由於缺少集中控制，系統在多用戶同時傳輸時會發生衝突。衝突的存在限制了隨機接入的性能。現代檢測和編解碼技術的發展為解決衝突問題提供了可能。但對於如何設計傳輸策略，從而更好的利用這些技術的潛在性能優勢，學術界仍然缺少系統的研究。.基於現代檢測和編解碼技術的套用，同一時刻傳輸的不同數據包可以通過適當的功率控制區分，而同一數據包在不同時刻的傳輸可以通過編碼來綜合利用。本項目以分散式功率控制和數據包編碼傳輸的設計為核心，以降低衝突造成的性能下降為總體目標，研究各種系統條件下的傳輸策略設計問題。相應的方法，可以在不改變系統信道編碼和調製方式的條件下，實現功率損耗、複雜度和性能的折衷；並提供一定的服務質量保證。項目的研究結果，不僅對隨機接入系統的設計和性能最佳化有重要價值；而且對隨機網路的理論研究也具有一定意義。

結題摘要

隨機接入是一種簡單靈活的多址方式，在實際通信系統中具有廣泛套用。但由於缺少集中控制，其性能受到傳送衝突的限制。項目重點關注發端用戶的分散式功率控制和編碼傳輸設計，以及收端的多用戶檢測技術，研究傳送衝突的解決和系統性能的最佳化。 項目首先討論了隨機接入系統中的分散式功率控制問題。對於系統採用最優接收機的情況，分析了最佳傳送功率分布的特性，討論了其具體設計。對於系統採用次優接收機的情況，給出了接收機和傳送功率分布的聯合設計方法，討論了系統性能和複雜度的折衷問題。項目然後討論了編碼隨機接入系統的設計問題。針對幀長無窮時，傳送用戶可以理想估計的情況，項目提出了基於交織分多址原理的非正交多址傳輸技術和數據輔助信道估計的疊代接收機設計。針對幀長有限的情況，項目提出了高性能低複雜度的聯合用戶識別、信道估計和數據檢測的疊代接收算法，討論了基於狀態演進的性能分析和傳送最佳化問題。項目最後討論了所提隨機接入技術在不同場景中的套用，分別研究了雙路中繼系統中，如何進行聯合功率和速率控制以提升傳輸的可靠性或降低傳輸的功率損耗，以及在用戶服務質量保證約束下（具體表現為用戶的優先權和中斷機率要求），如何利用分散式功率控制技術，提升系統總的吞吐量等。項目還討論了當系統具有無線能量採集功能時，下行傳輸時的波束成形設計、分散式協作傳輸等問題。 上述研究成果發表國際權威期刊和會議論文8篇，其中IEEE期刊論文5篇。項目的研究，比較全面的討論了隨機接入在不同系統條件、不同傳送控制策略、不同接收檢測技術時的系統設計和最佳化問題；提出了一套適應不同套用場景，能夠在功率損耗、複雜度和性能之間靈活折衷的多址接入方案。相應的研究，不僅對多址通信理論和疊代信號處理技術的發展具有重要意義，而且對未來的物聯網通信，尤其是大規模海量設備的通信具有重要的套用價值。