移动融合网中随机拓扑缩放律研究

基本信息
批准号:61471180
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:韩涛
学科分类:
依托单位:华中科技大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:毛国强,李强,王丽君,钟强,叶俊良,胡敏,何山,冯雨
关键词:
无线通信干扰能量效率连通性移动融合网
结项摘要

The way to express the randomness of multi-cell topology is a difficult issue in wireless cellular network research. Slivnyak theorem proves that, after a few communication nodes are added to or removed from a wireless cellular network, in which communication nodes subject to distribution of Poison point process, the wireless cellular network will still approximately satisfy the Poisson characteristic. So we can use Poisson point process theorems to obtain the analytical solution of the random model of the network. Based on Slivnyak theorem, this project researches on the random model of topology structure of wireless cellular networks in which the connectivity of network nodes is limited, and the network energy efficiency is analyzed when the connectivity of a few of communication nodes is limited. Based on such random network topology model, this project uses functional series method to build a universal model for cellular networks with heterogeneity, time-variability and topological randomness, and afterwards a random geometry based topological structure is built to depict the dynamics and connectivity of the networks. Using Ford-Fulkerson algorithm, the network flow maximization under given transmission power limitation condition can be obtained, and then a trade-off optimization of connectivity and energy efficiency of the network is done by convex optimization theory. The major innovation of this project is to create the random topological model of limited connection wireless cellular network based on Slivnyak theorem, and optimize the performance of network systemic energy efficiency using functional series and convex optimization theory.

移动融合网由具有不同特性的多层无线异构网络紧密融合而成,由于其各层特性的多样性以及融合方式的复杂性,如何对其进行高效建模分析是一个难点。解决此问题的途径之一是通过变换和映射的方式对各层无线异构网统一建模,通过统一模型消除层间多样性差别,又将跨层路由简化为融合网拓扑路由的选择。本项目基于随机拓扑缩放律对移动融合网统一建模,针对关键异构特征参数提出联合量化随机拓扑缩放方法,构建针对不同参数的缩放律函数模型。进而采用局部维度连通受限策略,利用移动融合网的跨层空时频多维度路由迂回特性,基于Slivnayk原理建立其局部维度连通受限情形下的干扰和能效模型,在给定发射功率条件下利用Ford-Fulkerson机制实现网络流最大化,提高整体网络的能效和容量。本项目的核心创新是基于随机拓扑缩放律的移动融合网建模以及基于空时频局部维度受限连通策略的网络能效优化理论与方法。

项目摘要

5G通信系统中由多层异构网络构成。因此,5G通信系统可以被认为是一种移动融合网。移动融合网由具有不同特性的多层无线异构网络紧密融合而成,由于其各层特性的多样性以及融合方式的复杂性,如何对其进行高效建模分析是一个难点。解决此问题的途径之一是通过变换和映射的方式对各层无线异构网统一建模,通过统一模型消除层间多样性差别。.本项目先后对毫米波蜂窝网络归一化模型、基于SDN异构蜂窝网络模型以及无线分形网络模型进行了研究。项目基于随机拓扑缩放律对移动融合网统一建模,针对关键异构特征参数提出联合量化随机拓扑缩放方法,构建针对不同参数的缩放律函数模型。进而采用局部维度连通受限策略,利用移动融合网的跨层空时频多维度路由迂回特性,建立其局部维度连通受限情形下的干扰和能效模型。在移动融合统一网络模型上,项目进行了5G协作通信系统的优化设计,基于前期对混合协作方案的研究,提出了一种基于机会中继的混合协作方案设计,其能够有效提升系统能效。同时在多用户多中继场景下,提出了一种低复杂度次最佳的用户中继优化分配算法,可最大化系统可达速率,提高系统的中断概率,特别是最差用户的中断概率。项目通过对异构网络环境下无线个域网干扰消除技术的研究,提出了一种基于遗传算法的导频干扰消除方法。针对使用大规模MIMO天线和毫米波技术的5G无线通信系统,项目提出一种能量有效混合预编码算法,并设计了一种具有最少RF链的混合预编码。与传统迫零预编码算法相比,所提出的EEHP和EEHP-MRFC算法的最大能效分别提高了220%和171%。.本项目在移动融合网的建模、能量效率优化、干扰消除等方面取得了丰硕的成果。为国家5G移动通信的发展与部署提供了一定的指导意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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