基于随机几何理论的并存无线通信网络模型及传输容量研究

在本项目中，将利用随机几何理论，研究具有不同频谱使用优先权的两个（或者多个）网络并存时，其各自的网络传输容量度量，研究二者之间的折衷关系，分析不同的传输策略（如功率控制、多天线波束成形等）和不同的信道传输条件（如指数衰减、Rayleigh衰落和阴影衰落等）对网络传输容量的影响，提出新的传输策略以提高网络的频谱使用效率降低网络间的干扰，从而将现有的容量分析结果由单个网络扩展至两个（或多个）网络并存时的情况。建立并存无线通信网络仿真环境，为取得的理论结果进行仿真验证。本项目的研究成果将为当前或者未来新型无线通信网络的发展提供理论依据。

本项目利用随机几何理论，对具有不同频谱使用优先权的两个无线通信网络（即主网络和次网络）在相同地域并存时的网络容量进行了深入研究。我们分别考虑了网络吞吐量和传输容量两种网络容量度量方法。针对网络吞吐量，我们分别分析了主网络和次网络各自独立进行数据传输，以及次网络协助主网络进行数据传输时，主网络和次网络吞吐量与时延的“尺度变化律（Scaling laws）”。针对传输容量，我们引入了非齐次泊松点过程和双变量泊松点过程两种新的网络模型，分析了采用非齐次泊松点过程的主/次网络传输容量之间的折衷关系，推导了采用双变量泊松点过程建模的Ad Hoc广播网络的安全传输容量。在此基础上，我们还分析了功率控制、主发送机导频辅助接入等传输策略对网络容量的影响，研究了并存网络场景下多跳路由协议的优化设计，并分析了并存网络场景下多天线技术（如分集、复用、波束成形等）对网络传输性能的影响。本项目共发表论文49篇，申请/授权发明专利6项，指导毕业研究生10人，所取得的成果对于未来复杂通信网络的性能分析和优化设计具有重要的意义。