通信系统中并行多信道ARQ协议的随机模型及其性能分析

下一代无线通信标准采用的正交频分复用（OFDM）与多入多出天线（MIMO）技术中出现了并行多信道同时传输数据的机制，如何在并行信道数据传输中进行有效的差错控制成为当前通信领域一个非常重要的课题。本项目利用排队论、马氏过程、矩阵分析等方法，从随机分析的角度对通信系统中并行多信道自动重传请求协议（ARQ）进行研究，主要考虑有相关突发性误码的、具有较低仿真复杂度的Markov信道假设下多信道并行ARQ协议的随机模型及其性能分析。现有的研究工作大多假设静态信道或通过仿真技术来研究这一问题，很少考虑信道的记忆性，得到的性能分析结果不能很好地刻画实际通信服务质量的性能指标。此领域国内的研究工作极少，尚未见到从并行多时变信道角度出发的研究工作。国际上多时变信道下ARQ协议相关的研究工作也只是处于起步阶段。本项目无论是对并行多信道ARQ协议的性能理论分析还是对其应用实践，都是很有意义的一项研究。

本项目团队围绕以无线通信为应用背景的排队系统性能分析和均衡策略问题展开广泛深入的研究，具体包括重试排队系统、休假排队系统、离散时间排队系统在无线通信系统中的应用，及报童问题和库存系统等，主要结果包括相关系统的稳定性、评价指标、顾客的均衡行为，社会最优和最优定价。通过团队成员的共同努力，在以上各方面取得了较好的研究结果，完成了多篇学术论文，达到了项目预定的研究目标。在项目进展中，国外知名学者如美国西华盛顿大学的Zhe George Zhang 教授，美国北卡州立大学工业与系统工程系的Yunan Liu博士，日本著名可靠性专家Nakagawa教授多次来访开展学术讨论与合作。项目组成员积极与本领域的国际知名教授进行合作和交流，共有5人次分别赴匈牙利布达佩斯工业经济大学电信系访问Tien Van Do教授和匈牙利德布勒森大学信息系统及网络系的Strizk János教授。项目负责人依托该项目，在北京交通大学积极组织承办了“中国运筹学会可靠性分会青年学者学术研讨会”和“中国运筹学会随机服务与运作管理分会青年学者学术研讨会”，吸引了国内高校和科研院所的众多青年学者。另外，项目组成员在这四年当中共计20余次参加国内外组织的学术会议，这其中包括“2012年INFORMS国际会议”，“中国运筹学会第九次全国代表大会暨2012年学术交流年会”，“第21届分析与随机建模技术及其应用国际会议”（ASMTA 2014），“第10届重试排队国际研讨会（WRQ）”等重要国际会议。在已有成员基础上，项目组将北京石油化工学院王若鹏副教授和河南理工大学的朱盛老师吸纳到团队，进一步增强了团队的研究水平和科研实力，同时有多名大四保研学生进入团队，补充了新鲜血液。总之，经过团队成员的共同努力，我们在这四年中围绕既定目标开拓进取，锐意创新，完成了一些较高质量的科研成果，其中部分论文发表在高水平的学术期刊，较为出色地完成了项目设定的任务。