非理想分散式無線通信系統基礎理論與仿真實現

項目摘要

面向4G的標準化工作正如火如荼地開展，分散式無線通信系統（DWCS）最終取代蜂窩已成為共識。面對天線分布受限、聯合處理受限和傳送端信道狀態信息（CSIT）受限等實用化約束，學術界對非理想DWCS（NI-DWCS）的研究正逐步興起。但NI-DWCS的理論極限尚屬空白，漿紙熱兼顧轎婆歡性能和複雜度的算法尚成果稀少。本項目致力於刻畫並解決NI-DWCS中天線分簇、協作小區分組以及協同功率分配等關鍵問題，從 1）建立問題的數學模型，2）挖掘問題的數學特徵，3）提出系統性能極限三方面開展理論研究，並提出實用化天線分簇準則、協作小區分組策略以及協同功率分配算法，完成仿真實現。本項目的特點是：1）基礎性：揭示NI-DWCS中天線分簇、協作小區分組以及協同功率分配問題的數學本質，提出性能極限；2)創新性：NI-DWCS正逐步引起關注，但成果稀少，本項目在國際上較早地提出在此方向開展研究，有取得突破的潛力。

結題摘要

隨著移動網際網路的飛速發展，移動業務需求呈現爆炸式增長態勢。目前，面向第5代移動通信系統(5G)的標準化工作正陸續展開。由於高效編碼、高階調製等鏈路級技術已經逼近香農容量極限，從無線網路層面提升性能已經成為未來移動通信技術演進的重要趨勢。網路架構隨之成為研究的熱點。分散式無線通信系統(DWCS)通過分散式天線的協同處理，能夠有效解決蜂窩架構的容量受限難題，套用前景廣闊。本課題境蒸您圍繞DWCS在實用化過程中遇到的天線分布受限，聯合處理受限和傳送端信道狀態信息(CSIT)受限等難題，開展非理想條件下的分散式天線協同處理理論與仿真實現研究，完成了計畫研究內容，主要研究結果如下。針對天線分布受限難題，研究了天線單元分簇放置下DWCS系統的性能。天線分簇放置帶來的核心挑戰在於天線間的相關性，課題組提出了逼近系統和速率(achievable sum rate)極限的傳輸矢量最佳化方法，和屑白從而自適應地匹配天線相汗匙迎歸關性的動態特性，在天線分布受限條件下最大化系統性能。針對聯合處理受限難題，提出了一種基於斷求大尺度信道信息的協同分組方法，可顯著降低處理複雜度。在此基礎上，提出了一種基於局部小尺度信道信息和全局大尺度信道信息的聯合波束成型方法，從而在聯合處理受限條件下，通過低開銷的組間協同，逼近全局聯合處理的系統性能。針對CSIT受限難題，研究了基於大尺度CSIT的系統和速率表達式，在此基礎上，提出了基於連續凸近似和鞍點理論的協同功率分配算法，通過疊代處理，最佳化調整小區間干擾的空間分布，從而逼近可達和速率極限，相比傳統功率分配方法，系統性能顯著提高。在無線通信領域的主流國際期刊IEEE Journal on Selected Areas in Communications(影響因子3.822)，IEEE Transactions on Vehicular Technology(影響因子2.483)，IEEE Communications Letters(影響因子1.342)等，和主流國際會議IEEE ICC，IEEE Globecom等上總計發表論文20篇，其中SCI收錄9篇，EI收錄11篇，已申請國家發明專利4項。研究成果在google scholar 被引用60餘次，對於DWCS的實用化有指導意義。艱付迎墊

非理想分散式無線通信系統基礎理論與仿真實現

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