云无线接入网络栅格网络编码传输理论与方法

The centralization of baseband in cloud-radio access network (C-RAN) can optimize the management of signal process and radio resource, which leads to a significant improvement of transmission performance. Recently, the loading capability of fronthaul links, which connect the cloud baseband unit pools and radio remote heads, becomes the battleneck of transmissions in C-RAN. The existing compress-and-forward strategies cannot keep balance of the the tradeoff between performance and complexity, and the performance is hard to analyzed. To solve these problems, the performance analysis and transmission protocol design of lattice network coding in C-RAN will be studied in this project, and the purpose is to promote the studies and the implementations of C-RAN, which can provide sugestions for the evolution of future wireless network architecture. Our research contents include:1) To further exploit the potential of C-RAN, the theoretical achievable performance of lattice network coding in C-RAN will be analyzed; 2) To keep balance between the fronthaul loading capability and the access requirement in C-RAN, the signal compressing schemes based on lattice network coding will be designed; 3) To approach the theoretical performance bound, the enhanced trnamssion scheme of lattice network coding will be studied, which can mitigate the impacts of unideal tranmission circumstance and satisfy the bound conditions to achieve performance gains.

云无线接入网络基带处理的集中化能够实现信号处理和无线资源的全局优化配置，实现网络传输能力的阶跃式提升。作为连接云端基带处理单元池与射频拉远探头的去程链路，其负载能力成为制约云无线接入网传输性能的技术瓶颈。现有基于传统压缩转发的去程链路传输方法无法有效平衡性能和复杂度，且难以对其理论性能潜力进行评估。为了解决上述问题，推动云无线接入网络的研究与应用，为未来无线接入网络架构演进发展提供参考，本课题拟研究云无线接入网络栅格网络编码传输理论和方法，包括：1）分析云无线接入网络栅格网络编码传输理论性能极限，深入挖掘云无线接入网络性能潜力；2）研究基于栅格网络编码的信号协作压缩方法，实现云无线接入网络去程链路负载能力与无线接入传输需求间的有效匹配；3）以逼近理论性能结果为目标，设计基于栅格网络编码的增强协作传输方法，控制云无线接入网络非理想传输条件的不良影响，达到性能增益析出的边界条件。

为了解决无线接入网络容量界限未知，突破去程链路负载能力对传输性能的制约，本项目对云无线接入网络栅格网络编码传输理论与方法进行了研究。主要研究工作包括：1) 对云无线接入网的传输理论性能进行了研究，分析了采用栅格网络编码传输的链路传输理论极限和网络容量限，给出了闭式解析解，并给出了性能—复杂度折中关系；2) 对云无线接入网基于栅格网络编码的上行增强传输方法进行了研究，设计了半盲信道估计与射频拉远探头的协作分簇联合优化传输方法，能够降低反馈开销。同时，为了进一步提升传输能效，设计了信息和能量协同传输优化方法。3) 对云无线接入网基于栅格网络编码的下行增强传输方法进行了研究，设计了联合编码缓存的高效传输方法，能够有效降低去程链路进行缓存内容推送的开销。基于上述研究内容，本项目发表学术论文14篇（其中 SCI 检索的高水平国际期刊论文 9篇，EI检索学术论文5篇），申请发明专利7项。项目负责人获2016年教育部自然科学奖二等奖（排名第七），2017年北京市科学技术奖一等奖（排名第六），并入选第四届中国科协青年人才托举工程。