CIF:Small: Collaborative Research:Theoretical Foundation of Distributed Wireless Channel Access
CIF:Small:协作研究:分布式无线信道接入的理论基础
基本信息
- 批准号:1420608
- 负责人:
- 金额:$ 25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-09-01 至 2018-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Due to lack of fundamental understanding on how to share wireless media among spatially distributed users, the energy consumption and bandwidth efficiency of wireless networks remains defficient and highly suboptimal. Prior investigations of wireless channel access have followed two separate paths that reflect vastly different viewpoints; namely, the traditional information-theoretic approach assumes perfect user coordination and ignores the modularized network architecture, while the traditional network-theoretic approach largely focuses on access control protocols and ignores the impact of the physical layer. This project will bridge the gap of the classical theories by developing a theoretical foundation for channel access in distributed wireless systems. More specifically, it will extend classical information theory by developing a channel coding theory for physical layer distributed communication, where users do not jointly design channel codes. It will also extend classical network theory by developing a medium access control (MAC) framework for distributed networking, where physical layer properties, such as joint multiuser message decoding and flexible adaptation of communication parameters, are efficiently exploited at the link layer.The project contains two parts which respectively address the physical and the data link layers of distributed wireless networks. In Part I of the project, the goal is to develop a rigorous coding theory to characterize the fundamental limitis of distributed communication systems. The coding theory will support extensive communication performance tradeoffs and structured coding schemes with low computational complexity. Part II of the project contains three steps. The objective of the first step is to characterize optimal link layer distributed channel sharing schemes, their fundamental properties and performance improvements over classical schemes. The objective of the second step is to develop a unified MAC framework to achieve asymptotic optimal channel sharing in distributed networks via the joint adaptation of communication parameters (e.g., rate, power, transmission probability). The objective of the third step is to develop MAC algorithms with fast convergence properties that ensure efficient network operation in transient environments.By extending information theory to distributed communication models, the project will advance the integration of information and network theories, and significantly improve the energy and bandwidth efficiency of wireless systems. Unification of the two classical theories will also influence the way modern communication network subjects are taught in Higher Education and attract more talented students to this field of acute national importance.
由于缺乏对如何在空间分布式用户中共享无线媒体的基本了解,因此无线网络的能耗和带宽效率仍然很偏低且高度优化。对无线通道访问的事先调查遵循了两条不同的路径,这些路径反映了截然不同的观点。也就是说,传统的信息理论方法采用完美的用户协调,而忽略了模块化的网络体系结构,而传统的网络理论方法主要集中在访问控制协议上,而忽略了物理层的影响。该项目将通过为分布式无线系统中的渠道访问建立理论基础来弥合经典理论的差距。更具体地说,它将通过为物理层分布式通信开发通道编码理论来扩展经典信息理论,而用户没有共同设计渠道代码。它还将通过开发一个中等访问控制(MAC)框架进行分布式网络来扩展经典网络理论,在该链接上有效利用了物理层属性(例如联合多源消息解码和柔性适应通信参数)。该项目包含两个部分,这些部分分别解决了分布式无线网络的物理和数据链路层。在项目的第一部分中,目标是开发一种严格的编码理论,以表征分布式通信系统的基本限制。编码理论将支持具有低计算复杂性的广泛通信性能权衡和结构化的编码方案。该项目的第二部分包含三个步骤。第一步的目的是表征最佳的链路层分布式通道共享方案,其基本属性和对经典方案的绩效改进。第二步的目的是开发一个统一的MAC框架,以通过通信参数的联合适应(例如,速率,功率,传输概率)在分布式网络中实现渐近的最佳信道共享。第三步的目的是开发具有快速收敛属性的MAC算法,以确保在瞬时环境中有效的网络操作。通过将信息理论扩展到分布式通信模型,该项目将推动信息和网络理论的集成,并显着提高无线系统的能源和带宽效率。这两种古典理论的统一还将影响现代沟通网络主题在高等教育中教授的方式,并吸引更多有才华的学生进入这一急切的民族重要性领域。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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