宏蜂窝/小蜂窝网络的高能效基础问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61372070
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0104.通信网络
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

This project intends to advance the state-of-the-art of both theory and technology in the area of green information and communication technology (ICT), specifically the green macro-small cellular networks, a typical multi-tier heterogeneous wireless network (HetNet), which has been widely considered as an emerging market of ICT industry. This proposal mainly aims at advancing energy-efficient information theory of green HetNets with a novel concept of "green efficiency" proposed, and developing radio resource management approaches for green HetNets along with the proposal of a novel method of "multi-dimensional resource optimization". And the potential research results will provide a solid theoretical and technological basis for the energy saving and emission reduction of ICT industry. Compared with current homogeneous macro-cells, spectrum efficiency of green small cells could be increased by 5 times, and up to 20bps/Hz. Energy efficiency of green small cells can be raised up to 150 times what it is in homogeneous macro-cells, and up to 30bps/Hz/W. The detailed objectives are as follows: 1) Mathematical Fundamental of Green HetNets: In order to identify the key problems of green ICT, through analyzing the variable efficiency metrics, we shall propose a novel concept of green efficiency and its optimization criterion, i.e., maximizing green efficiency upon guaranteeing QoS of users and system's resource restriction, and investigate the existence, uniqueness, solvability, and practicability of its optima. Based on the Shannon's and Kumar's information theory, we are motivated to develop a set of mathematical tools to model the efficiency metrics of HetNets. In this case, we would be empowered to investigate their theoretical upper bounds, and the variation of the bounds with different types of radio resources as well as various QoS requirements. 2) Radio Resource Management of Green HetNets: In order to approach the theoretical upper bounds of efficiencies in real communications, we shall provide game-theoretic multi-dimensional resources optimization methods. Firstly, we shall design energy-efficient utility functions, which should have both the strict mathematical characteristics and explicit physical meanings. Secondly, In order to reduce the computational complexity of joint resource optimization algorithms, distributed optimization and iterative searching will be used to approach the suboptimal solution. Moreover, Genetic algorithm and Particle Swarm Optimization algorithm will be introduced into the distributed optimization to get a rapid convergence. As a senior research scientist, the applicant has a rich scientific background in green wireless communications. His scientific experience, enthusiasm and proven ability to work as a team-leader, has allowed him to closely link his research team to implement this project effectively.
针对绿色无线通信的应用需求,研究宏蜂窝/小蜂窝网络的高能效传输机理和无线资源管理方法: 首先,提出"绿色效率"理论:1)从高能效的原始内涵出发,分析频谱效率、能量效率与绿色效率的内涵、外延与优化准则,探索其最优解的存在性、唯一性、可解性与可行性。2)依托经典信息论与网络信息论,探索分层异构蜂窝网络的能效理论极限及其成因关系;阐明能效极限与无线资源、用户服务质量之间的内在联系。 其次,提出"多维资源联合优化"方法,以逼近能效极限:1)依托博弈论,构造基于绿色效率的效用函数;该函数既具有严格的数学特征,又具有明确、直观的物理意义。2)为了提高多维资源联合优化算法的收敛速度,拟采用分步搜索、迭代优化,逼近次优解,同时引入遗传算法和粒子群优化算法,以实现分步优化的快速收敛。 与宏蜂窝比较,绿色小蜂窝的频谱效率拟提高5倍,达到20b/s/Hz;能量效率拟提高150倍,达到30b/s/Hz/W。

结项摘要

针对绿色无线通信的应用需求,本项目研究了宏蜂窝/小蜂窝网络的高能效传输机理和无线资源管理方法:.首先,提出高能效传输的信息理论:1)从高能效的原始内涵出发,分析频谱效率与能量效率的内涵、外延与优化准则,探索其最优解的存在性、唯一性、可解性与可行性。2)依托经典信息论与网络信息论,探索分层异构蜂窝网络的能效理论极限及其成因关系;阐明能效极限与无线资源、用户服务质量之间的内在联系。.其次,针对异构网络多维资源联合优化问题:1)依托博弈论,构造基于能量效率的效用函数;该函数既具有严格的数学特征,又具有明确、直观的物理意义。2)对异构蜂窝网络中的时域、频域、码域、空间域、协作域、功率域、能量域等多种资源进行认知和表达,并提出了多维资源优化算法。3)为了提高多维资源联合优化算法的收敛速度,采用了分步搜索、迭代优化,逼近次优解,同时引入遗传算法和粒子群优化算法,实现分步优化的快速收敛。4)研究异构网络的虚拟资源管理方法,虚拟化网络的时延能效制约机制,和联合资源虚拟化映射和管理的方案。.最后,针对多点多用户网络的时频偏补偿问题,本项目研究了基于可容忍同步误差限的收发联合补偿。该策略可建模为有约束的优化问题,由基站与终端的优化准则,分别计算频偏预补偿量和后补偿量。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(16)
专利数量(20)
Joint Energy-Spectral-Efficiency Optimization of CoMP and BS Deployment in Dense Large-Scale Cellular Networks
密集大规模蜂窝网络中 CoMP 和 BS 部署的联合能量频谱效率优化
  • DOI:
    10.1109/twc.2017.2703306
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Zhao Guogang;Chen Sheng;Zhao Liqiang;Hanzo Lajos
  • 通讯作者:
    Hanzo Lajos
Enhanced IEEE 802.11 MAC Protocol for Precision Formation Flying-based Distributed Spacecrafts
用于精确编队飞行分布式航天器的增强型 IEEE 802.11 MAC 协议
  • DOI:
    10.1007/s11277-014-1862-4
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Wireless Personal Communications
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Kai Liang;Liqiang Zhao;Yalina Liu;Qingxue Liu;Kun Yang;Zhili Sun
  • 通讯作者:
    Zhili Sun
A Fair Power Splitting Algorithm for Simultaneous Wireless Information and Energy Transfer in CoMP Downlink Transmission
CoMP下行传输中同步无线信息和能量传输的公平功率分配算法
  • DOI:
    10.1007/s11277-015-2928-7
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Wireless Personal Communications
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Liang Kai;Zhao Liqiang;Yang Kun;Zheng Gan;Ding Wei
  • 通讯作者:
    Ding Wei
Joint relay selection and resource allocation in cooperative device-to-device communications
协作设备到设备通信中的联合中继选择和资源分配
  • DOI:
    10.1016/j.aeue.2016.12.023
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    AEU-INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang, Ru;Cheng, Deqiang;Yang, Kun
  • 通讯作者:
    Yang, Kun
Operator's Economy of Device-to-Device Offloading in Underlaying Cellular Networks
底层蜂窝网络中设备到设备卸载的运营商经济性
  • DOI:
    10.1109/lcomm.2016.2641950
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE COMMUNICATIONS LETTERS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shang Bodong;Zhao Liqiang;Chen Kwang-Cheng
  • 通讯作者:
    Chen Kwang-Cheng

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其他文献

基于演化博弈论的移动Ad Hoc网络中继协作机制
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  • 期刊:
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  • 作者:
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    张海林
基于无线局域网支持智能天线的优化MAC协议
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵小冬
巴丹吉林沙漠诺尔图湖泊水化学特征与补给来源
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    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵力强
Ad Hoc网络中继协作机制的博弈分析
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  • 期刊:
    系统工程与电子技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵力强;张国鹏;张海林
  • 通讯作者:
    张海林

其他文献

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赵力强的其他基金

基于平流层平台的空地一体化网络高效传输理论与方法研究
  • 批准号:
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无线传感器网络中基于博弈论思想的媒体接入控制协议研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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