基于协作中继通信的泛在无线网络布局规划模型和优化算法研究

协作中继通信被认为是"泛在无线网络"最具应用前景的技术和架构方案，其性能依赖于中继多跳的空间布局。布局优劣不仅直接影响网络性能、服务质量和用户满意度，还影响运营商投资效率。各国已开始重视中继布局规划理论的研究。申请者在加拿大滑铁卢大学期间相关研究基础上提出本项目。.研究内容：建立系统化、精细化的泛在无线网络布局规划理论框架，以网络中继布局问题为核心，同时综合考虑中继站指派、多跳中继序列确定、以及网络资源优化配置等问题。重点解决NP难问题求解，提出贡献因子CI的新概念，和基于CI的多跳中继序列集过滤RSF算法，具有原创意义。并将构建仿真系统，将理论分析与实证研究相结合。.本课题研究将为我国在无线协作通信系统优化规划领域带来突破性进展。预期成果将为下一代网络建设的前期规划和成本性能估算提供科学的理论依据，发挥重要的技术支撑作用，对发展泛在无线网络具有重要意义。

由于协作通信技术可以有效改善网络性能，包括覆盖质量、吞吐量、用户速率、小区边缘特性、可靠性等，因此被认为是"泛在无线网络"最具应用前景的技术和架构方案，而网络性能改善直接依赖于协作通信点的空间布局，布局优劣不仅直接影响网络性能、服务质量和用户满意度，还影响运营商投资效率。 因此本项目围绕基于协作通信技术的泛在无线网络布局规划与优化进行研究。研究从泛在无线网络布局规划的关键影响因素分析入手，通过建立系统化的网络布局规划理论框架，以网络布局问题为核心，同时综合考虑网络资源优化配置等问题。对工程实际问题进行抽象和数学建模。由于布局规划问题属于NP难问题，随着网络规模增大，会出现“维数灾难”，因此提出新型启发式求解算法（基于贡献因子CI的多跳序列集过滤算法），并采取非线性模型线性化和智能搜索算法等方法进行求解。构建仿真系统，在典型场景中对云-无线接入网（C-RAN）、光无线混合PON-WCN接入网的泛在网络数学规划模型和算法进行仿真测试，并且开发了基于AIMMS的泛在无线网络布局规划决策支持原型系统，提供直观可视化的网络布局选址建模和求解方案。研究结果显示，基于多点协作技术的泛在网络，在容量、覆盖性能、接入可靠性、灵活性、低成本等方面均具有显著提高，适合满足未来无线网络部署的实际需求。