课题基金 / 基金详情

智慧车间复杂传播环境感知、信道重构与资源配置理论研究

批准号:
92167202
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
260.0 万元
负责人:
张建华
依托单位:
学科分类:
通信理论与系统
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张建华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
智慧车间作为工业通信网络与生产实践全方位深度融合的关键场景,对支撑制造强国建设、推动经济高质量发展具有重要意义。本项目面向智慧车间电磁环境的复杂性与应用场景的多样性需求,围绕电磁传播的强随机和不可控性、信号传输的互干扰和高动态性、不同业务大差异和同类业务强相关性的三个科学挑战,拟:1)基于多样场景信道测量和三维传播环境数据,提出基于环境智能自感知的精确建模理论和方法;2)引入可重构智能表面技术,探索车间场景环境适变理论和信道快速自重构方法,提升无线传输性能;3)建立从环境感知到资源配置的自底向上的高效网络管理策略,保障车间稳定运行;4)研究基于信道探测和环境感知设备的车间半实物方案验证和性能评估平台的构建方法。本项目旨在寻求理论和方法上的新突破,并在汽车、飞机制造等场景搭建半实物平台,开展有效性验证,为实现车间复杂环境下的信道自构建、自优化、自维护,提升无线传输资源使用效率提供理论依据。
英文摘要
As a key scenario for the comprehensive and deep integration of industrial communication networks and production practices, smart workshops are of great significance to support the construction of a manufacturing power and promote high-quality economic development. This project is oriented to the complexity of the electromagnetic environment of the smart workshop and the diverse needs of application scenarios. It focuses on the three scientific challenges of the strong randomness and high dynamic of electromagnetic propagation, the mutual interference of the transmission channel, the big differences between different services and the strong correlation of similar services. It plans to research on four aspects. 1) Based on the data of channel measurement and three-dimensional propagation environment in various workshop scenes, propose the accurate channel modeling theory and method in workshop scenarios; 2) In order to improve wireless transmission performance, introduce the reconfigurable intelligent surface technology to study the environmental adaptation theory and rapid channel self-reconstruction method in workshop scenarios; 3) Establish a bottom-up and efficient network management strategy from environment sensing to resource allocation to ensure the stable operation of the workshop; 4) Research on the method of constructing semi-physical simulation verification and performance evaluation platform based on channel sounders and environment sensing equipment. This project aims to seek new breakthroughs in theories and methods, and build semi-physical platforms to carry out performance verification in automobile manufacturing, aircraft manufacturing and other workshops. Then it will provide theoretical basis for channel self-construction, channel self-optimization, channel self-maintenance and improving wireless transmission resource efficiency.
通过新一代无线通信技术,实现环境感知、信息传输和资源配置“感、传、配”三环节畅通是提升工业互联网(IIoT)产业质量与效率的关键。项目组以智慧车间场景复杂传播环境适变理论与重构机制为切入点,研究环境智能感知、信道快速重构和资源高效配置理论和方法,搭建智慧车间半实物仿真平台。主要研究内容与成果包括:.一、面向IIoT场景特点的信道精确建模。在车间、飞机工厂等典型IIoT场景下开展为期69天的实地信道测量,包括37种测量方案,超39万个测量数据,发现工业场景下天线高度、散射体密度、工厂规模、金属散射体材质、动态散射体等因素对路径损耗、多普勒频偏的重要影响,提出工业场景通感一体化(ISAC)信道建模理论。.二、复杂传播环境的智能感知和信道精确预测。提出基于智能感知的环境语义提取方法和电磁传播机理启发的无线环境知识库构建方法,实现工业场景的精确信道数字孪生,信道预测精度提高18.5%。搭建全球首个感知增强的数字孪生信道平台,获日内瓦国际发明展金奖。.三、可重构智能表面(RIS)辅助智慧车间无线通信的信道快速重构。提出RIS阵元散射模型和RIS级联信道建模方法,提出盲波束赋形算法和RIS联合波束预测方法。在不增加额外信号源的同时,实现高精度低成本的联合波束预测。.四、基于业务相关性的智慧车间资源高效分配。提出基于二次变换的逆二次变换方法,设计动态调整数据传输速率的算法,信息年龄降低70%,提出功率控制算法,提升网络中的安全传输速率150%。.五、智慧车间半实物平台搭建。搭建全球首个“6G信道模型仿真器”,支持IIoT、RIS与ISAC等信道仿真;搭建基于视觉的RIS智能调控和信道快速重构平台,支持动态目标感知与实时RIS调控,解决智慧车间中传播环境不可控的难题。.项目组共计发表论文68篇,获奖论文4篇;申请国内发明专利9项;向3GPP提交标准化提案37篇,并主导3GPP R19 ISAC、7-24 GHz信道研究立项;获得国家科学技术进步奖一等奖、中国电子学会科技进步一等奖,入选中国通信学会“2023年度信息通信领域十大科技进展”。
无线信道的建模理论与实验研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金
  • 资助金额:
    400万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张建华
  • 依托单位:
非理想信道条件下中继系统性能分析与优化
  • 批准号:
    61171105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张建华
  • 依托单位:
多天线中继协作传输系统中的空时信号处理与联合优化
  • 批准号:
    60772113
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    张建华
  • 依托单位:
多用户MIMO-OFDM系统中的同步和信道估计的研究
  • 批准号:
    60302025
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    张建华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金