混合无线网络中频谱资源优化和协同传输机制研究

Spectrum resource scarcity and harsh transmission environment have posed great challenges to the efficient and reliable communication in hybrid wireless network. Therefore, this project plans to study the spectrum optimization and multi-user cooperative communication mechanism in hybrid wireless networks, aiming to guarantee the high-quality communication between wireless users in the future hybrid wireless network. Specifically, we focus our researches on the following four aspects. First, we analyze the throughput capacity performances of hybrid wireless networks over fading channels. Second, we analyze signal's spectrum property based on coprime sampling, and propose a novel spectral efficiency coprime sampling algorithm. Further, we investigate the joint spectrum and power allocation strategy, based on the coalition structure in game theory. Besides, we explore the multi-user cooperative communication mechanism in hybrid wireless network. The proposed algorithms fully take advantage of the unique structure of hybrid wireless networks, and promote the implementation of the spectrum optimization and cooperative communication in hybrid wireless network.

混合无线网络环境中存在频谱资源匮乏和传输环境恶劣的问题，这些问题对通信的有效性和可靠性带来了极大的挑战。本项目拟研究混合无线网络中频谱资源优化方案和多用户协同传输机制，以满足未来混合无线网络为更多用户提供更高质量传输速率服务的需求。具体的，我们拟在以下四个方面开展研究。首先，分析衰落信道下混合无线网络容量的变化规律；其次，研究互质参数与信号频谱相关特性，优化信号频谱；第三，研究基于博弈论联盟结构的频谱资源和发射功率的联合分配方案；第四，研究混合无线网络中多用户协同传输机制。该研究得到的频谱资源优化算法和多用户协同方案能够充分发挥混合无线网络的结构优势，有助于推动频谱资源优化和协同传输机制在混合无线网络中的实际应用。

混合无线网络环境中存在频谱资源匮乏和传输环境恶劣的问题，这些问题对通信的有效性和可靠性带来了极大的挑战。本项目拟研究混合无线网络中频谱资源优化方案和多用户协同传输机制，以满足未来混合无线网络为更多用户提供更高质量传输速率服务的需求。具体的，我们的主要研究内容包括在以下四个方面。首先，分析衰落信道下混合无线网络容量的变化规律；其次，研究互质参数与信号频谱相关特性，优化信号频谱；第三，研究基于博弈论联盟结构的频谱资源和发射功率的联合分配方案；第四，研究混合无线网络中多用户协同传输机制。该研究得到的频谱资源优化算法和多用户协同方案能够充分发挥混合无线网络的结构优势，有助于推动频谱资源优化和协同传输机制在混合无线网络中的实际应用。项目研究的重要结果包括：混合无线网络中，在全局信道状态信息(CSI)或局部信道状态信息已知情况下多小区协同预编码的研究; 基于稀疏圆柱阵列的大规模MIMO 的空间分辨率和信道容量的研究; 异构家庭区域网络（HAN）中的下行链路容量的优化问题; 大规模MIMO在两层异构网络中的应用; 混合无线网络中基于2-D嵌套阵列的新型基站天线布局方案; 混合无线网络中多个基站服务于无小区网络情况; 混合无线网络中基于互质理论的无线信道估计; 大规模多输入多输出系统(Massive MIMO)混合无线网络; 基于互质理论的频谱优化方法的研究。本研究采用信号处理、信息论、优化、统计学、矩阵等理论方法，对无线通信中的资源优化和多用户协同传输基于重要的科学与社会意义。