《热点区域高容量无线网络的协同自组织技术及应用》

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无线网络是网络强国的重要组成,也是国家重大科技创新的重点发展方向。热点区域的高容量无线网络是实施“宽带中国”和“提速降费”的重要支撑,仍然基于传统规则六边形蜂窝机理进行组网,引发“蜂窝组网机理难以适配高容童无线组网”科学问题,导致热点区域容量低、成本高、建网周期长等挑战。在国家科技重大专项、863、973计划等资助下,历经10余年联合攻关,项目组突破了热点区域无线组网瓶颈,提出了内部资源协同、整体自组织的异构组网机理,发明了热点区域高容量无线网络协同自组织技术,实现了结构一体化协同、干扰协同自控制、异构网络自组织.确保了高容量、低成本、便捷动态组网,促进了宽带无线网络国际引领和“提速降费”实施。主要发明点有:

1.为打破热点区域异构无线网络的“烟囱效应”和适应业务的潮汐迁移,发明了一体化协同自组织网络结构。构建了一体化的协同无线网络结构进行站址共享和设备小型化,实现了绿色无线组网:提出了基于异构自主控制环的协同网络自组织结构,实现了低成本便捷动态组网。在上海世贸大度、天河体育馆等热点区域的实测结果表明:基站配置耗时由数天缩减至分钟级,热点区域基站密集高连接下网络容量提升达五倍,成本降低为约一半:

2.针对密集无线网络干扰突发且严重,传统时频空资源处理增益有限这一难题,发明了异构干扰分层协同控制技术。提出了分级干扰协作处理方案,实现了统一控制的虚拟小区组网;设计了网络域与感知域的干扰协同紧耦合机制,提出了分布式干扰协作、载波配对、用户调度、子信道分配的跨层资源协同分配方法。在国家体育馆、巴西世界杯主体育场馆等热点区域应用测试表明:小区间干扰消除逾80%,切换次数减少达87%,网络平均吞吐量提升逾20%;

3.为解决热点区域异构基站动态密集布置和即装即用等难题,发明了异构无线网络自组织方法。提出了热点区域异构无线网络的类IP自配置、多目标协同的自优化、基于动态仿射传播聚类的自治愈整体解决方案,提升了异构组网的健壮性和自组织能力。工信部组织的测试表明:无线链路失败率降低53%,小区中断探测成功率逾95%,中断小区覆盖率提升逾80%。

该项目有效解决了热点区域髙效无线组网发展的科学问題和关键技术束缚。获中国/美国授权发明专利63/6项,计算机软件著作权9项:牵头编制和颁发国家/行业标准3/22项,纳入3GPP标准7项;发表IEEE等国际权威学术期刊论文59篇,其中ESI全球前1%高被引论文10篇,SCI他引1599次:获JCN期刊最佳论文奖和7次最佳会议论文奖;出版专著6部,其中1部获中华优秀出版物图书奖。

研发的异构基站获科技部“国家战略性创新产品”认定(首个被认定的异构基站),应用于全国30个省市,企业级TDD异构基站运营商招标市场份额逾90%:热点区域无线自组网系列产品在80多个国家地区应用,包括俄罗斯索契冬奥场馆及巴西世界杯足球场馆等。近3年累计直接经济效益超17.3亿元。

部分成果获2017年北京市科学技术奖一等奖、2015年中国通信学会技术发明一等奖、2012年教育部技术发明奖一等奖。

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