基于多维Chirp时频复用的高效调制解调方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61801285
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    杨柳
  • 依托单位：
    上海电机学院
  • 学科分类：
    F0103.通信理论与系统
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) with sine-wave carrier is the mainstream modulation technology in 5G communication, while the synchronization and subcarrier orthogonality are demanded strictly. Due to whatever tiny carrier frequency offset in the receiver, the orthogonality among the signals might be destroyed which will cause inter-channel interference. Thus, the Chirp modulation with linear frequency characteristics is proposed to against the sensitivities to frequency offset. And the Chirp modulation with different frequency rate carrying information can constitute multi-dimensional composite modulation scheme to improve the rate of information transmission. The Chirp signals can be realized multicarrier multiplexing based on its time-frequency characteristics to improve the bandwidth efficiency. The main research will be carried out in the following: mathematical modeling of multiple parameters of modulation and demodulation; parameters optimization of modulation signal and multicarrier multiplexing; the best demodulation of combined weighted fractional Fourier transform (WFRFT) with the principle of optimal receiver; Simulation of signal transmission in short-wave band and field test. The critical problems to be solved in the research process are: parameter optimization of mathematical model with multi-objective for Chirp system; the output balance between bandwidth efficiency and error probability in multicarrier multiplexing system by WFRFT. It is expected that some innovative achievements will be published, and solid theoretical foundation as a key technical reserve for the multi-dimensional composite modulation communication and multicarrier multiplexing can be put forward.
以正弦波为载波的正交频分复用（OFDM）是5G通信的主流调制技术，但OFDM对系统同步及子载波间正交性要求苛刻，接收解调中任何微小载波频偏都会破坏其正交性引起信道间干扰，因此本项目提出基于线性调频特性的Chirp调制来对抗频偏敏感问题。且不同调频速率的Chirp调制，具有载波自身携带信息量的优势从而构成多维复合调制，以提高系统信息传输速率；并利用Chirp信号时频特征实现多载波复用，来提高系统频带利用率。重点开展以下研究：调制解调系统多参数间数学建模；调制信号参数优化与时频多载波复用；加权分数傅里叶变换（WFRFT）与最佳接收机相结合的解调；短波频段信号传输仿真实验与外场测试。研究中重点解决的关键科学问题：Chirp系统数学建模中多目标函数参数寻优问题；WFRFT多载波复用频带利用率与误码率协调平衡输出问题。从而取得创新性研究成果，为多维复合调制与多载波复用提供坚实理论基础与关键技术储备。

结项摘要

本项目针对以正弦波为载波的正交频分复用技术对系统同步及子载波间正交性要求苛刻，接收解调中任何微小载波频偏都会破坏其正交性引起信道间干扰，提出基于线性调频特性的Chirp调制来对抗频偏敏感问题。且不同调频速率的Chirp调制，具有载波自身携带信息量的优势从而构成多维复合调制，以提高系统信息传输速率；并利用Chirp信号时频特征实现多载波复用，来提高系统频带利用率。获得以下研究成果：（1）对调制解调系统多参数间进行了数学建模，确定调制信号的进制数，对调制信号参数进行初始化设定，通过相关运算计算两两信号之间的时域相关系数；依据最大似然准则推导多进制Chirp信号的抗噪声误码率； 根据信息论与通信理论计算通信系统的频带利用率，将其作为约束条件。（2）调制信号参数优化与时频多载波复用：对所建立的调制解调系统数学模型，建立多目标函数及其相应的占比系数，对多目标函数进行优化，目标是在一定的抗噪声性能下，获取最大的频带利用率，建立基于Chirp信号的正交信号集，研究多维调制下的多进制通信；基于WFRFT方法对Chirp信号的时频特征进行分析，计算确定其相邻频段信号不产生干扰的边界距离，使得信号在时频域上更准确高效的复用，进一步提高系统频带利用率。（3）加权分数傅里叶变换（WFRFT）与最佳接收机相结合的解调：通过WFRFT方法先将不同调频方向的Chirp信号分离出来，这样先对不同调频速率的Chirp调制信号进行检测的方法可以大大提升系统误码率特性；将不同调频速率Chirp信号分离之后，再利用最佳接收机原理通过相关运算对每一组Chirp信号实施解调，准确甄别，这样可以大大提高系统的误码率性能。（4）短波频段信号传输仿真实验与外场测试：通过计算机软件产生短波频段多维Chirp调制信号，模拟短波频段的传播环境，进行仿真验证实验；并通过半实物、实物平台进行验证；通过信号发生器产生短波频段的Chirp信号，通过短波天线发送、传输并接收，分析信号特征，验证传输试验效果。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（3）
应用型人才培养目标下综合实验教学方法探究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国管理信息化
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨柳;赵莹;黎明
  • 通讯作者：
    黎明
Identifying ground truth in opinion spam: an empirical survey based on review psychology
识别垃圾评论中的基本事实：基于评论心理学的实证调查
  • DOI：
    10.1007/s10489-020-01764-7
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Intelligence
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Ji;un Li;Xiaogang Wang;Liu Yang;Pengpeng Zhang;Dingyu Yang
  • 通讯作者：
    Dingyu Yang
An unsupervised approach to detect review spam using duplicates of images, videos and Chinese texts
一种利用图像、视频和中文文本的重复项来检测垃圾评论的无监督方法
  • DOI：
    10.1016/j.csl.2020.101186
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Computer Speech and Language
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Ji;un Li;Pengpeng Zhang;Liu Yang
  • 通讯作者：
    Liu Yang
A Study on Quasi-orthogonal M-ary Chirp Modulation
准正交多进制线性调频调制的研究
  • DOI：
    10.1049/cje.2019.06.025
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Chinese Journal of Electronics
  • 影响因子：
    1.2
  • 作者：
    Yang Liu;Zhang Fangqi;Zheng Guoxin;Sha Jiajun
  • 通讯作者：
    Sha Jiajun
Exploring groups of opinion spam using sentiment analysis guided by nominated topics
使用指定主题引导的情感分析来探索垃圾评论组
  • DOI：
    10.1016/j.eswa.2021.114585
  • 发表时间：
    2021-01-30
  • 期刊：
    EXPERT SYSTEMS WITH APPLICATIONS
  • 影响因子：
    8.5
  • 作者：
    Li, Jiandun;Lv, Pin;Zhang, Pengpeng
  • 通讯作者：
    Zhang, Pengpeng

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固定污染源排放可凝结颗粒物研究进展
  • DOI：
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  • 作者：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    孙晓明;缪澄宇;姜铭;张勇;杨柳;郭波
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  • 作者：
    杨颖;车凤玉;许静;王国霞;张李钰;杨柳;崔巍
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    崔巍
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  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国肿瘤生物治疗杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范维肖;雷琳;李蕊;刁艳君;常亮;杨柳;马越云;郝晓柯
  • 通讯作者：
    郝晓柯

其他文献

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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

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          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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