协同中继系统跨层资源分配与优化调度的理论及方法

协同中继传输是新一代移动通信系统的关键技术，跨层资源分配是无线网络资源管理的研究与应用方向。本课题采用跨层资源优化方法，研究协同中继系统多维动态无线资源跨层分配和调度问题，在跨层资源分配和优化调度方法上力求创新。研究包括：结合多用户信息论、网络理论、凸优化理论，综合考虑中继系统各层资源、各层资源管理策略、各层QoS保证机制、状态信息、业务QoS需要等复杂因素，建立协同中继系统跨层资源分配模型；研究综合考虑信道状态、队列状态、业务QoS需求以及用户间公平性的跨层优化调度算法；在协同中继环境下存在反馈时延、信道状态信息不完整、状态信息不准确等非理想因素，研究在此非理想条件下协同中继系统信道预测机制、联合流量预测机制以及减少反馈信息的方法，增强跨层优化调度算法的鲁棒性。.协同中继系统跨层资源分配和优化调度的理论与方法的研究成果，将为协同中继系统在新一代移动通信系统中的应用提供理论依据和新方法。

协同中继传输技术是新一代移动通信系统的关键技术。本课题采用跨层资源优化方法，研究协同中继系统多维动态无线资源跨层分配和调度问题，在跨层资源分配和优化调度方法上力求创新，课题综合考虑协同中继系统无线信道特征和多媒体业务的特性，通过高效的跨层资源调配方法来提高协同中继系统的整体容量以及对多媒体业务QoS的支持能力，建立协同中继系统的跨层资源分配与优化调度理论及方法。具体包括如下三个方面：（1）协同中继系统跨层资源联合优化。研究了中继系统中的物理层、MAC层、网络层和应用层等各层如何相互影响，具体如何进行跨层最优资源调配设计，如何设计有效的跨层方案、最小化各层间的信息交互，跨层联合优化模型计算求解问题，以及如何在计算复杂度、最优解和次优解间取得均衡，利用对偶分解理论解决了中继系统跨层联合优化设计框架、跨层资源联合优化问题，为跨层资源优化理论与方法在无线通信系统中应用奠定了初步理论和应用基础。（2）中继系统调度算法研究。针对中继系统存在信令反馈时延、信道状态信息不完全、状态信息不准确等问题，研究了有限反馈中继系统基于业务QoS的跨层调度算法，提出了基于业务队列公平性的跨层调度准则和减少反馈调度算法。提升跨层资源调配的性能和算法的鲁棒性。（3）认知中继系统资源分配算法研究。针对认知中继网络，资源分配的目标是提高频谱效率和能量效率，减少多用户多中继间的干扰。提出了认知中继网络基于能量效率的跨层联合优化方法，提出以能量效率作为衡量认知中继网络性能标准，从能量效率角度为跨层优化设计提供了理论依据。协同中继系统跨层资源分配和优化调度的理论与方法的研究成果，将为协同中继系统在新一代移动通信系统中的应用提供理论依据和方法。