非授权频段下最大化多用户接入容量熵的多址接入技术研究

How to efficiently allocate the wireless resources to both scheduling access users and random access users, in order to maximize the joint carrying capability, is a key problem to design the multi-user media access control (MU-MAC) in unlicensed band. Therefore, this project proposes the concept, named “multi-user access capacity entropy”, to characterize the joint carrying capability with uncertainty in wireless networks. Then, guaranteeing the basic demands of scheduling access users and other constraints, we statistically maximize the joint carrying capability, which equivalent to maximize the multi-user access capacity entropy, by designing and optimizing the scheduling access scheme and random access strategy. Specifically, we focus on the definition and modeling of multi-user access capacity entropy, the scheduling algorithm efficiently supporting both types of users, and MU-MAC protocol design and its performance optimization towards maximizing the multi-user access capacity entropy. The key scientific problem of this project is how to characterize the joint carrying capability. In view of the generality of the proposed concept of multi-user access capacity entropy, the basic principle of MU-MAC proposed in this project can be extended to the research of the MAC protocol design in the granted band.

如何将网络资源高效地分配给调度接入用户和随机接入用户以最大化联合承载能力，是在非授权频段下设计高效多用户多址接入协议（MU-MAC）所必须解决的关键性问题。为了度量具有不确定性的联合承载能力，本项目首先定义了“多用户接入容量熵”的新概念，并据此提出了在满足调度接入业务基本性能要求和其他约束条件的情况下，通过设计最大化多用户接入容量熵的调度接入策略并优化相应随机接入策略，进而从统计意义上最大化联合承载能力的基本思想。围绕该思想，将深入研究多用户接入容量熵的概念定义与建模分析、支持随机接入业务与调度接入业务高效资源复用的调度方法、以及最大化多用户接入容量熵的MU-MAC协议设计与性能优化。拟解决的关键科学问题是如何度量并分析联合承载能力。鉴于多用户接入容量熵概念的一般性，本项目所提出的MU-MAC的基本设计思想也可被拓展应用于对授权频段下MAC协议的研究中。

如何将网络资源高效地分配给调度接入用户和随机接入用户以最大化联合承载能力，是在非授权频段下设计高效多用户多址接入协议（MU-MAC）所必须解决的关键性问题。为了度量具有不确定性的联合承载能力，本项目首先定义了“多用户接入容量”的新概念，并据此提出了在满足调度接入业务基本性能要求和其他约束条件的情况下，通过设计最大化多用户接入容量熵的调度接入策略并优化相应随机接入策略，进而从统计意义上最大化联合承载能力的基本思想。本项目开展的主要研究内容包括：1，针对IEEE 802.11ax网络多用户联合承载能力难以度量的问题，提出“多用户接入容量”的概念和模型，可以有效度量调度接入和随机接入并存的网络多用户联合承载能力。2，针对IEEE 802.11ax在单小区环境下的UORA协议难以提升用户体验和网络多用户承载能力的问题，提出一种基于效用优化的分组UORA接入方法，可以使用户获得更大的满意度并提升采用UORA协议的网络多用户承载能力。3，针对IEEE 802.11ax在单小区环境下缺乏针对调度和随机混合接入的高效资源分配方法的问题，提出了一种基于资源迁移的效用优化算法，简称为UORT，可以提高调度和随机接入并存的网络多用户联合承载能力。4，针对IEEE 802.11ax在密集多小区环境下较难优化调度接入和随机接入并存的网络多用户联合承载能力的问题，提出可以提高多小区场景下用户体验的基于干扰分布特性的效用优化算法，简称为UOIC。5，面向下一代WIFI的超低时延多址接入应用场景，提出了一般性的ITPN端到端传输处理模型和一种基于柔性预约思想的一般性的超低时延MAC框架。6，针对WLAN在支持实时应用业务（Real Time Applications，RTA）的需求以及多媒体数据传输的过程中的性能恶化问题，提出了一种基于柔性预约与随机竞争结合的MAC协议，简称为SCRP。7，针对现有WLAN缺乏对RTA中低时延业务保障的问题，提出了一种基于MLO的调度式随机接入低时延业务保障协议（简称LLGP-MLO），能够有效的改善低时延业务的网络性能。本项目的研究成果可被广泛应用于各类短距无线通信组网应用场景中。