异构无线网络中基于跨层干扰模型的协作通信

With the popularity of the intelligent terminals and the increasing of mobile Internet services, the limited spectrum resource has become a bottleneck for the various multi-service high rate data transmission. It is a hot topic in wireless communication that how to improve the spectral efficiency and accommodate more users on a limited physical resources under the QoS guarantees. The project studies the multi links spectrum sharing cooperative mechanisms combined with QoS demands of mobile Internet applications for future heterogeneous wireless network architectures. The new methods are designed to improve spectral efficiency from the spatial domain. Combining queuing models of high-layer applications with the underlying link transmission model, the cross-layer interference model will be presented. The throughput region of dual-link co-channel interference will be analyzed to provide theoretical support for the same frequency resource access control and to improve the spectral efficiency. The relay cooperative communication technology based on cross-layer interference model will be studied. The efficient cooperation mechanisms and interference mitigation schemes in two-path relay for multi-user will be presented to improve system capacity. The network coding will be studied for the multi-user two-path relay cooperative communication, and cooperative mechanisms based on network coding will be presented. Collaborative mechanisms and interference coordination with power allocation algorithms will be explored for dual-link co-channel transmission through collaboration to reduce mutual interference and achieve spatial diversity.

随着智能终端的不断普及和移动互联网业务的日益丰富，各种多业务高速率的数据传输需求使得有限的频谱资源成为瓶颈。在保证服务质量的需求下如何提高频谱效率、在有限的物理资源上容纳更多的用户已成为当前无线通信的研究热点。本项目面向未来异构无线网络架构,结合移动互联网应用的服务质量需求，开展多链路频谱共享协作机制的研究，旨在从空间域上探索提高频谱效率的新方法。结合高层应用的队列模型与底层的链路传输模型，提出跨层干扰模型，分析双链路同频干扰下的速率区间，为同频资源的接入控制提供理论支撑，提升频谱效率；研究基于跨层干扰模型的中继协作通信技术，提出多用户双通道中继下的高效协作机制和干扰抑制方案，提升系统容量；研究网络编码在多用户双中继协作通信中的应用，提出基于网络编码的协作机制；探索双链路共信道传输下的协作机制、干扰协调与功率分配算法，通过协作降低相互间的干扰来实现空间分集。

随着智能终端的普及和移动互联网业务的日益丰富，各种新的高带宽、低延时的多样化业务在有限的无线频谱和网络服务功能、带宽等资源上互相争夺。为提高频效、能效及网络利用率，本项目面向未来网络架构,结合移动互联网应用的高带宽、低延时等差异化服务质量需求，开展频谱共享、干扰协调、能效优化等协作机制和NFV下网络功能的灵活部署与转发机制研究，旨在从空间域上探索提高频谱和网络效率的新方法。主要研究内容与取得的研究成果有以下三个方面：.1.研究了移动蜂窝用户和基站组成的移动网络层与D2D用户组成的覆盖层在频谱资源共享中的跨层干扰问题，分析了跨层同频干扰下的频谱分配及干扰协调机制，提出基于谱效和能效优化的资源分配机制，利用外逼近算法求得松弛后的MINLP问题最优解。同时，为降低算法复杂度，提出了一种新颖的能量感知的空间频谱匹配和功率分配方法。为求解基于能量收集的Non-full Buffer D2D通信中能效优化的功率分配问题，提出了一种基于强化学习的在线Q-learning算法，仿真结果表明，该算法相比已有算法在性能上有显著提升。.2.在移动云核心网的网络功能虚拟化场景下，研究灵活的网络功能部署机制，针对细粒度、高时效性的服务需求，提出了一种基于数据驱动和深度学习的服务功能链路由算法，进一步考虑动态网络负载变化场景，利用深度强化学习技术，设计了一种基于双深度Q 网络的VNF 部署算法实现了VNF 在网络中的高效部署，提升了网络性能和资源使用率。.3.为确保移动用户低延时、高带宽的服务质量需求，提出一种新的基于瓶颈公平性的拥塞控制算法，同时为了降低多径上数据包的乱序传输，我们提出了数据调度算法SB-FPS，它能够根据每个子流的拥塞程度对每个子流的拥塞窗口进行建模，降低了接收端乱序包的数目，进一步提升了传输性能。.项目共发表论文34篇，其中CCF A类期刊论文6篇，B类论文10余篇，共26篇期刊论文被SCI收录，7篇会议论文被EI收录，引用次数超过200余次。申请发明专利6项，培养博士生6人，硕士生5人。