面向车联网海量高速移动终端的高效信道信息获取机制

Vehicular networks have emerged as one of the most important use case for the 5G mobile communication system. The drastic high number of high-mobility terminals poses a severe challenge to the timeliness and accuracy of the channel-state-information (CSI) acquisition. Most existing research focuses on the channel estimations for the high-mobility terminals, whereas very little work has been done to consider the impact of channel acquisition overhead, CSI timeliness and accuracy on the system throughput. This project aims to find the optimal channel update interval and design throughput-optimal dynamic channel acquisition schemes, by investigating the tradeoff between CSI timeliness and the channel acquisition overhead. Moreover, the results can be leveraged to improve the CSI acquisition accuracy and timeliness. The project bases upon utilizing the channel temporal correlation and user queue information to improve the CSI acquisition efficiency. Extensive simulations based on 3GPP system models will be done to validate the proposed schemes. The outcome of the project may have great influence on the key system design issues of vehicular networks.

车联网已逐步发展成为5G移动通信系统的重要应用场景之一。面对车联网海量终端及其高速移动特性，其准确、实时的信道信息获取对系统设计提出了严峻的挑战。目前的已有研究多是针对移动终端的信道估计，而没有从系统层面考虑信道信息获取开销、信道信息时效性、精度等对系统性能的影响。本项目针对此问题展开，拟通过研究基于信道预测的信道信息时效性和信道信息获取开销之间的折中关系，以及基于按需动态信道获取的用户调度机制两个主要问题，设计最优的信道信息更新间隔以及吞吐量最优的动态信道信息获取机制，从而提高系统获取信道信息的精度和时效性，提高系统性能。主要研究思路是利用信道预测的信道相关性，以及终端的队列信息来提高获取信道信息的效率。本项目将使用基于标准组织3GPP的系统模型进行仿真，验证提出算法的性能。本项目的研究可以作为车联网系统信道信息获取关键算法设计的理论指导，对车联网应用具有重要意义。

未来无线网络需要提供多样化QoS服务，例如状态上报系统中的信息年龄、车联网中紧急信息的高可靠低时延要求等等。 本文针对这一问题展开，主要聚焦在无线接入网中，其主要贡献点如下：. 基于Whittle Index理论，首次完整给出了信息年龄最优的分布式调度机制（泊松到达，任意缓存策略情况下），相比现有Wi-Fi实现机制以及学术界已有工作性能提升明显；. 进一步的，本文拓展了现有信息年龄触发的上报机制，提出了事件触发的上报机制，并在实际系统中取得了明显的性能提升；. 针对下一代无线接入网多样化的服务质量需求，本文给出了基于分布式策略学习的信息上报机制，在未来自优化网络中有着潜在应用。