无定形扁平化自组织无线网络理论与关键技术

In order to solve the problem of wireless mobile communication network spending longer construction time, higher cost, not applicable requirements of military 、safety 、environmental monitoring，to summarize the practical experience of developing products of 3G/4G，to use for reference of abroad advanced wireless mobile communication technology. To put forward a new idea of wireless mobile communication network of amorphous flattening self-organization wireless network. To put forward flattening three-level structure of core network, base station, terminal into primary structure of only network node. To put forward to realize the self-organization function of amorphous network by using of cooperation broadcast asynchronous transmission technology ，beam forming and cooperative multicast technology ，multistage virtual MIMO formation mechanism ，efficient neighbor discovery.arithmetic and cross-layer node cluster mechanism .To focused research the basic theory and key technology and experimental verification of flattening self-organizing wireless network to utilize the technologies of all IP, SDR ,virtual MIMO 。The network structure conform to development direction of mobile network flatting and 5G in the future, It is network solution of wireless mobile network to dispense with infrastructure ，dispense with deploying and dispense with network planning. The relative speed between nodes can be at 800Km/H. It is particularly fit for high-end communication domain of demanding high security, high reliability and high flexibility.

为了解决现有无线移动网络建设时间长、成本高、不适用军事、安全、环境监测等重要通信需求的问题，申请人结合长期开发3G/4G无线移动网路产品的实际经验，借鉴国外先进的无线移动通信技术，提出了一种全新理念的无线移动通信网络即：无定形扁平化自组织无线网络；提出把以核心网、基站、终端构成的三级无线网络结构进一步扁平化为只有网络节点的一级结构；提出用协作广播异步传输技术，波束成形与协作组播技术，多级虚拟MIMO形成机制，高效邻居发现算法和跨层节点聚簇机制实现无定形网络的自组织功能。利用全IP，软件无线电，虚拟MIMO等技术重点研究无线网络的扁平化和自组织的基本理论和关键技术并进行试验验证。这种网络结构符合5G及未来移动网络扁平化的发展方向，是无需基础设施，无需部署，无需网络规划的无线移动网络解决方案，节点间的相对速率最高可支持800公里/小时，特别适合于安全性，可靠性，灵活性要求高的高端通信领域。

无定形扁平化无线移动自组织网络理论与关键技术的研究背景是基于目前需要的应急救援通信及未来的车联网，飞联，舰联网及空天地一体化无线移动通信的需要开展的研究，主要研究高频宽带长距离及高速移动自组织网络可能遇到的理论和关键技术问题。通过本项的深入研究取得的科研成果，对在国防和经济发展具有重要意义。.1、研究了无定形扁平化自组织网络的节点结构和网络模型，提出并仿真研究了自适应自感知节点接入算法、自适应按需加权分簇的负载均衡和网络定位算法及广播/组播，高速移动的MAC层协议。实验研究了实现长距离传输的双向中继MIMO，自干扰消除方法，节点分簇的网路结构，消峰与数字预失真相结合的功率放大器，多频段小型化分形天线。提出了一种速率自适应和抗多普勒频移的自组网方法，通过分集预处理补偿了节点以800Km/h移动时的多普勒频移。.2、提出了由核心网和基站及终端组成的三级网络结构可扁平化为只有网络节点的一级结构的网络模型，验证了该网络节点可支持4Mbps/8Mbps/12Mbps 可扩展到 64Mbps，基于无人机的 Ad-Hoc解决方案，任意单元与其它单元可以在 N-LOS（非视距）和城市环境下通信收发分集，调制方式支持 QPSK / 16QAM* /64QAM，频率可调支持2.4~5.9GHz 微波的频率，工作频段支持2.3-2.7GHz，3.3-3.7GHz， .3、完成了无定形扁平化自组织网络节点设备的设计与实现，系统主要由射频收发单元，控制单元，协议处理单元组成，完成了射频信号的放大、发射和接收和软件协议实现， 实验验证了无定形扁平化自组织节点相对移动速度可达180公里/小时，自组织网络节点间传输距离可达15公里，下载速率可达64Mb/s。