面向网联自动驾驶的无缝切换云接入关键技术研究

Network assisted automatic driving technology can overcome the perception limitation and weak decision-making ability of traditional automatic driving efficiently. Network assisted automatic driving has rigorous requirements on network bandwidth and seamless handover. Through deploying RRH, cloud radio access network (C-RAN) can support efficient and high -density radio coverage at a low cost as well as improve network access rate. However, connected cars will experience frequent handover among the dense deployed RRH in C-RAN. Aiming to improve the reliability and efficiency of seamless handover of connected cars, in this proposal, distributed massive MIMO system will be constructed in C-RAN, and the seamless handover mechanism will be investigated. The major studies include 1) Research on constructive mechanism of vehicular dynamic clustering model based on similarity principle to improve the efficiency of communication and guarantee the stability of clustering model. 2) Research on prediction model of channel state information(CSI) with the purpose of enhancing the accuracy of prediction and reducing the prediction latency. 3) Research on constructing algorithm of cooperative cluster based on merge and split operations and theory of precoder in C-RAN to realize dependable and efficient seamless handover of connected cars. Based on these studies, we will make a series of innovative achievements in the theory and methods related to the C-RAN seamless handover of connected cars in automatic driving system.

网联自动驾驶技术能够有效克服传统单车自动驾驶感知局限、决策能力弱的问题。网联自动驾驶对网络带宽、切换无缝性提出了非常高的要求。云无线接入网络（C-RAN）通过部署射频拉远，可实现高效低成本的高密度射频覆盖，提升网络接入速率。然而C-RAN中RRH的密集部署会给高速行驶的车辆带来切换过于频繁的问题。本课题从提高网联车无缝切换可靠性与效率出发，构建基于C-RAN的分布式多天线系统，研究网联车辆无缝切换机理。研究基于相似性原理的车辆动态聚类模型的构建机制，保证聚类结构的稳定性并提高通信效率。研究信道状态信息（CSI）实时预测模型，提高CSI预测准确性。研究基于裂并操作的协作簇构建算法以及C-RAN无缝切换预编码器设计原理，实现可靠高效的无缝切换。项目预期在相关机理研究和方法创新方面取得突破，形成自动驾驶场景下的无缝切换云接入理论与机制，提高车辆无缝切换可靠性，从而取得相应的自主知识产权。

网联自动驾驶技术能够有效克服传统单车自动驾驶感知局限、决策能力弱的问题，然而由于需要传输大量的传感数据、高精度地图数据、控制数据等，网联自动驾驶技术对网络带宽的稳定性、切换的无缝性提出了严格的要求。云无线接入网络（C-RAN）通过部署射频拉远，可实现高效低成本的高密度射频覆盖，且在5G网络中得到了广泛应用。.本项目针对云无线接入网架构中高速移动场景下车辆所面临的频繁切换的问题，设计了基于C-RAN分布式RRU多天线的无缝切换机制，并对相关关键技术进行了深入研究。项目组首先针对路测RRU单元及车辆动态分布特性，研究了车辆动态聚类模型的构建机制，设计了基于运动相似性度量的车辆分簇算法，保障了聚类结构的稳定性并提高通信效率；然后重点研究了毫米波场景下信道实时状态信息测量机制，设计了高效初始接入和波束追踪方案，降低波束搜索空间，为车辆终端切换提供高效的波束管理机制；同时，研究了基于无线信号的车辆位置感知技术，能够为车辆终端网络切换提供先验位置信息；最后，项目组设计了面向网联自动驾驶的无缝切换机制，提出了以用户为中心的动态协作簇更新算法，并采用网络用户联合选择框架，该机制能够有效解决切换引起的连接中断问题。.在项目研究过程中，建立了半实物C-RAN验证系统，并结合大量仿真实验，对关键算法进行了验证，本项目所研究机制和方法，能够实现车辆在云接入网中的无缝切换能力，保障车辆数据高效无中断传输。通过本项目研究的开展，掌握了相关领域知识产权，共发表SCI检索论文6篇，EI检索论文11篇，申请国家发明专利3项。