无线异构网络终端协同与传输融合关键技术研究

With the rapid development of the Internet technology and mobile terminals, the key problem is to increase transmission speed and the durability of mobile terminals. At present, the module of 5G, Wi-Fi, Bluetooth in mobile terminals are working in stand-alone mode, which lead to a waste of system resources compared to cooperative mode; second, new amazing technologies such as Large Scale Antenna Systems (LSAS) greatly improves the downlink achievable rates of the mobile terminals, but the price is the energy consumption in base station side..Aimed at the two problems above, this project is to study the key techniques of cooperation and fusion in wireless heterogeneous networks. First of all, the user terminals could support many types of transmissions, the stand-alone mode of such integrated transmission modes cause the waste of hardware and software resources. In this work, we try to discuss the fusion of such different transmission methods, and find out a balance of Quality of Service and cost, which is a multi-objective mixed integer-programming problem. The fusion method is to figure out the optimal combination of different transmission mode. Second, we will discuss the problem of how to improve the spectrum efficiency in mobile terminals. When the cooperative links between user terminals are limited, there should be some novel method to perform cooperation in user terminals to improve system spectrum efficiency. We will discuss the large scale integer programming method to enhance system QoS.

随着移动互联网技术和终端处理能力的快速发展，如何提升终端传输速率和续航时间，成为亟待解决的问题。当前，终端侧集成的多制式传输能力，如5G、Wi-Fi、蓝牙等资源没有协同利用，使得达到相同服务质量所消耗的资源量难以下降；其次，大规模天线等新技术使得移动终端的下行速率有了长足的提升，但是付出了较大的基站侧能耗代价。本课题的研究目标是改善无线异构网络终端协同与传输融合关键技术，提升终端侧资源利用效率。首先，针对终端侧现已支持多种传输制式且传输能力存在浪费这一问题，探讨如何优化配置不同制式之间进行混合协同传输方案，在满足用户服务质量的要求的同时降低总体传输费用或者能耗的科学问题，探索多目标联合优化的混合整数规划问题。其次，针对如何进一步提升终端侧频谱效率的问题，研究移动终端间带宽和容量受限环境下的多点协同通信关键技术和方案这一科学问题，构造动态大规模整数规划问题的求解方案，实现服务质量进一步提升。

随着无线通信的技术进步，不断增强的无线网络覆盖能力成为全球经济发展核心驱动力之一。我国为了推进未来经济发展，提出了“一带一路”国家重大战略规划，具有广域覆盖和高速传输的先进无线通信技术是推进“一带一路”和国防领域建设的信息纽带。与此同时，在自然灾害、农林渔业、反恐维稳、国家安全等诸多领域同样需要具有广域覆盖能力的先进移动通信技术。因此，覆盖扩展和异构融合是未来移动通信发展的核心需求之一。到2025年通信行业将消耗全球20%的电力，其中80%能耗来自广泛分布的基站。为了提升未来无线通信技术的覆盖和融合传输能力，粗放式增加基站数量将导致能耗急剧增加。因此，移动通信系统不能满足世界经济发展以及国家战略利益需求。针对上述挑战，本课题研究了三个科学问题，问题一：未来网络结构时空尺度跨度大，如何保证未来立体网络满足灵活重构和覆盖？问题二：未来网络资源属性和异构业务需求差异大，如何保证未来多维资源满足异构业务要求？问题三：在有限频率和有限能源资源的约束下，如何保证未来网络高能效绿色无线接入，支撑广域低密度以及热点高密度网络？本项目作为军地融合的典范应用，通过探索终端协同与传输融合技术的机理，用实验的方式验证了未来军用网络中异构系统传输协同和融合的效果，提升了复杂信道环境下系统接入的可信度和效能。