星地协同网络性能极限与逼近方法研究

基本信息
批准号:61771286
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:冯伟
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:葛宁,魏特,周郑颐,朱向明,齐婷,李彦军
关键词:
干扰管理服务能力协同模式星地协同网络
结项摘要

Our country is vast in territory. The wide-area broadband information coverage is urgently needed for, e.g., the offshore economic activities and so on. The transmission rate of satellite communications is usually limited, although its coverage performance is excellent. The terrestrial cellular communications can support high data rate transmission, however, its coverage performance is poor under extreme available-cite-constraints. The coordinated satellite-terrestrial network (CSTN), by taking the advantages of both satellites and terrestrial cellular communications, is recognized as a promising way to realize a wide-area broadband information coverage. In a CSTN, the challenges lie in the large difference between satellites and terrestrial networks, the variety of coordination types, and the complexity of satellite-terrestrial co-channel interference. This project focuses on the key scientific difficulties in the development of CSTNs. Specifically, the bi-directional relationship between the basic parameters of a CSTN and the limit of service capability is studied. The coordination types are designed, and accordingly, the demand-driven control mechanism of different coordination types is contrived. Moreover, this project proposes the process-oriented satellite-terrestrial interference management method. This project aims at preempting international academic commanding heights in the area of CSTNs, and providing theoretical guidance for the major engineering project entitled Integrated Satellite-Terrestrial Information Network in China. This project is motivated by the major national requirements. It also involves in communication and control discipline intersection, with high potential of theoretical breakthrough. The study of this project can provide a reference case for the research of network information theory.

我国幅员辽阔,近海经济活动等对广域宽带信息覆盖需求迫切。卫星通信覆盖范围广,但宽带化接入受限;地面蜂窝通信可支持宽带,但站址约束下覆盖能力不足。星地协同网络可获得卫星广域覆盖、地面基站宽带传输的协同优势,是实现广域宽带信息覆盖的有效途径,但面临星地差异大、协同模式多、星地干扰复杂等新的挑战。本项目围绕制约星地协同网络发展的关键科学难题,研究网络基本参数与协同服务能力极限的双向映射关系,设计星地协同模式以及需求驱动的模式控制机制,提出面向过程的星地干扰管理方法。从而抢占国际学术制高点,并为我国天地一体化信息网络重大工程实践提供理论指导。本项目围绕国家重大需求开展工作,涉及通信与控制学科的交叉融合,理论突破潜力大,并可为网络信息论的研究提供有益的案例参考。

项目摘要

本项目面向近海、偏远地区的广域宽带信息覆盖需求,研究星地协同网络性能极限与逼近方法。卫星通信覆盖范围广,但宽带化接入受限;地面蜂窝通信可支持宽带,但站址约束下覆盖能力不足。星地协同网络可获得卫星广域覆盖、地面基站宽带传输的协同优势,是实现广域宽带信息覆盖的有效途径,但面临星地差异大、协同模式多、星地干扰复杂等新的挑战。本项目在星地协同模式设计、星地协同性能优化、星地协同干扰管理等方面取得阶段性研究进展,按计划完成预定任务,达到预期研究目标。.在协同模式设计方面,本项目提出三种星地协同基本单元,模型X,模型L和模型V,并从基本单元的编排组合视角分解复杂网络,从而找到应对星地系统差异性的新途径。在协同性能优化方面,本项目提出协同通信网络功率分配-信道选择联合优化算法,提升网络安全可达速率;提出通信资源-计算资源联合编排算法,降低网络总时延。在协同干扰管理方面,本项目提出非线性约束下的联合波束赋形算法,提升网络可达和速率;提出非正交多址下的联合功率分配算法,消除干扰影响、提升网络覆盖性能。.本项目在中国工程院院刊Engineering、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、IEEE Internet of Things Journal、电信科学、IEEE GLOBCOM等重要期刊和会议发表学术论文20篇(全部为前3标注),包括2篇ESI高被引论文,3项国际会议最佳论文奖,1篇国际会议特邀论文。此外,本项目申请国家发明专利6项,均已公开或授权。.本项目设计的星地协同按需覆盖网络架构入选2021年 IEEE Innovation Spotlight(创新亮点)。项目负责人获得2019年国家优秀青年科学基金资助,获得2020年中国通信学会自然科学二等奖,并评获中国电子学会优秀科技工作者。项目成员也获得基金委“空间信息网络”学术论坛优秀论文奖、北京市优秀博士毕业生、国家奖学金等学术荣誉。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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