基于QoS的快速资源分配算法及节能技术研究

本项目申请拟深入研究基于服务质量（QoS）的快速资源分配算法及节能技术，通过对基于有效带宽理论的跨层容量模型、基于跨层容量模型的频谱效率和能量效率的折中方法以及基于因子图/和积算法的快速资源分配算法等内容的研究，能够为下一代无线网络提供QoS保证和建设绿色通信网络提出一些新的方法和理论。具体研究内容及目标是：建立基于有效带宽理论的跨层容量模型，该模型既能反映SNR等物理层QoS，也能反映时延等链路层QoS,为设计高效的QoS保证机制提供一种重要工具；研究基于跨层容量模型的频谱效率和能量效率的折中方法，寻找QoS约束条件下频谱效率和能量效率的折中关系；研究基于因子图/和积算法的快速资源分配算法，解决提供QoS保证的同时如何进行快速资源分配利用的问题。通过深入的理论分析、计算机仿真并辅之必要的实验，使所提出的算法在将来能够应用于实际无线通信系统。

随着无线通信中不同网络、不同业务和不同接入方式的不断增长，频谱资源越来越紧缺。如何进一步提高频谱利用率从而进一步提高系统容量和通信服务质量是下一代无线通信亟待解决的问题。本项目围绕着基于有效带宽理论的跨层容量模型、基于跨层容量模型的频谱效率和能量效率的折中方法以及基于因子图/和积算法的快速资源分配算法三个方面展开了研究，取得了一系列的成果，共发表论文21篇，其中核心期刊16篇，国际会议5篇，SCI检索5篇， EI检索13篇，出版译著1部，申请专利17项，其中3项已获得授权，获得2项软件著作权，获得江苏省科学技术二等奖1项，获得中国电子学会电子信息科学技术二等奖1项，培养硕士生8名。.项目在“基于有效带宽理论的跨层容量模型”这一研究内容中，提出了有效容量模型以及基于该模型的多业务资源分配算法、提出了基于社会福利最大化的柔性业务资源分配算法、建立了MIMO-OFDMA系统中移动台到达角统计特性的三维几何模型；在“基于跨层容量模型的频谱效率和能量效率的折中方法”这一研究内容中，提出了一种认知无线电系统中一种基于频谱效用的协同路由方法、提出了基于能效的大规模传感器网络最优几何路由算法和网络生命模型、提出了基于频谱聚合的流媒体业务多流并发传输方法；在“基于因子图/和积算法的快速资源分配算法”这一研究内容中，提出了基于因子图/和积算法的信道分配算法、提出了基于有效带宽的多路并行自适应传输调度算法等等。在未来无线通信频率资源十分紧张、通信网络和业务多种多样情况下，本项目的研究成果可以大大提高频谱利用率，有效地保证用户的服务质量，对改善通信系统性能具有十分重要的意义。