高效协作空间调制方案的研究与优化设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771291
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0103.通信理论与系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Spatial modulation (SM) as a novel multiple-input multiple-output (MIMO) technology overcomes the inherent inter-channel interference (ICI) and inter-antenna synchronization (IAS) of MIMO system and improves the system performance and transmission rate with relatively low complexity. Essentially, SM extends the traditional 2 dimensional signal modulation to 3 dimensional SM. Typical SM technology commonly activates one transmit antenna. Hence, it can eliminate the ICI and IAS. However, the available diversity gain will be affected. Moreover, SM system unavoidably encounters the channel fading and shadow effect which degrade the communication performance. Cooperative communication technology can share the antennas of the single-antenna systems and realize virtual multiple-antenna system, which achieves the cooperative diversity gain and resist the channel fading effectively. In this project, we will make intensive study on the cooperative SM technology. First, we will design more flexible high efficient SM schemes to improve the system performance and transmission efficiency, and decrease the complexity simultaneously. Then, we will merge the cooperative technology with SM organically, further extend the modulation dimension to signals, antennas, cooperative relays and their combination, and take full advantages of the system diversity gains to achieve better performance. Meanwhile, we will design the optimized cooperative SM system based on different performance goals. This project will provide important theoretical and technical support for the research and application of SM system in 5G wireless communications.
空间调制(SM)技术作为一种新的多输入多输出(MIMO)技术,从实现上克服了MIMO系统固有的信道间干扰(ICI)、天线间同步(IAS)等问题,并以较低复杂度改善系统性能和传输速率,其实质是将传统二维信号调制扩展为三维空间调制。典型SM技术仅激活单根发射天线工作,由此消除ICI与IAS,但也使其所获得分集增益受限。此外,SM系统还会受到信道衰落及阴影效应影响,使通信质量下降。协作通信技术可通过共享若干单天线系统天线协作构成虚拟多天线系统,来获得协作分集增益,抵抗信道衰落。本项目拟对协作空间调制技术进行深入研究,首先设计更加灵活高效的SM方案,进一步提高系统性能与传输效率,降低复杂度;继而将协作技术与高效SM技术有机融合,将调制维度扩展到信号、天线、协作中继及其结合,充分利用系统分集增益提高可靠性,并在不同系统性能目标下实现优化设计,为5G无线通信中SM系统的研究应用提供重要理论和技术支持。

结项摘要

本项目主要研究目标即对无线通信中的空间调制(SM)技术进行深入研究,进一步提高SM系统的传输性能和效率,降低系统复杂度。我们研究和设计了更加高效灵活的SM方案,继而将协作中继技术与高效SM技术进行有机融合,充分发挥两者优势,在不同系统性能要求下对系统进行优化设计。首先从高效SM系统设计入手,设计了基于余弦相似度的SM映射方案;基于空间信号分集技术提出了高效的正交空间调制(QSM)方案;通过引入天线分组,完成了基于天线分组和多天线状态的广义空间调制(GSM)系统方案;设计了基于相位旋转的高效SM预编码方案;同时将SM相关研究扩展到可见光通信领域,取得了较好成果。上述相关研究有效提升了SM系统传输可靠性和效率。随后,将SM技术与协作中继技术相结合,设计了基于索引调制的协作SM系统方案;研究了多用户多中继的协作SM系统中的天线选择及中继选择问题;同时设计了多中继的QSM系统方案和鲁棒性资源分配策略,实现了协作SM系统的性能提升。此外,在上述研究基础上,进一步基于凸优化算法等,对设计的高效协作SM方案进行了优化,主要即对比特-天线/中继/符号映射进行了联合优化,并对相关资源分配方案进行了优化。上述研究提高了SM系统及协作SM系统的可靠性和有效性,这为5G及B5G无线通信中SM系统的研究应用提供了重要理论基础和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(19)
专利数量(7)
Energy-Efficient Resource Allocation for Secure Cognitive Radio Network With Delay QoS Guarantee
具有延迟 QoS 保证的安全认知无线电网络的节能资源分配
  • DOI:
    10.1109/jsyst.2018.2875835
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Systems Journal
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Bai Zhiquan;Ma Liuqing;Dong Yanan;Ma Piming;Ma Yanbo
  • 通讯作者:
    Ma Yanbo
Design and Analysis of Spatial Modulation Based Orthogonal Time Frequency Space System
基于空间调制的正交时频空间系统的设计与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    China Communications
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yang Yingchao;Bai Zhiquan;Pang Ke;Ma Piming;Zhang Haixia;Yang Xinghai;Yuan Dongfeng
  • 通讯作者:
    Yuan Dongfeng
QoS Driven Power Allocation in Secure Multicarrier Full-Duplex Relay Systems
安全多载波全双工中继系统中 QoS 驱动的功率分配
  • DOI:
    10.1109/twc.2019.2950009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Wireless Communications
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Bai Zhiquan;Liang Sui;Ma Piming;Dong Yanan;Zhang Haijun;Ma Yanbo
  • 通讯作者:
    Ma Yanbo
双联合收发空间调制方案设计与性能分析
  • DOI:
    10.12305/j.issn.1001-506x.2021.07.09
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    系统工程与电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卜祥燕;白智全;庞珂;郝新红;马丕明;孙健
  • 通讯作者:
    孙健
Design and Performance Analysis of LED-Grouping Based Spatial Modulation in the Visible Light Communication System
可见光通信系统中基于LED分组的空间调制设计与性能分析
  • DOI:
    10.1109/tvt.2020.2990102
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Gao Xiang;Bai Zhiquan;Gong Peng;Wu Dapeng Oliver
  • 通讯作者:
    Wu Dapeng Oliver

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其他文献

协作通信网络中基于Lagrange算法的中继选择和功率优化方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白智全;贾建岚;杨祥来;崔娟
  • 通讯作者:
    崔娟
采用空时分组编码的动态分组加权合作频谱感知方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白智全;董培浩;高深;高鹏
  • 通讯作者:
    高鹏
Modified Chirp Waveforms-Based OCC-UWB System With Multiple Interferences Suppression
具有多重干扰抑制功能的基于改进线性调频脉冲波形的 OCC-UWB 系统
  • DOI:
    10.1109/jsyst.2016.2535464
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    IEEE Systems Journal
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    白智全
  • 通讯作者:
    白智全
基于STBC方案的鲁棒性协作频谱感知技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    北京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白智全;王丽;梁兴燕;王兵;袁东风
  • 通讯作者:
    袁东风
基于节点选择和功率分配算法的自适应调制协作通信系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    山东大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李荣凯;白智全
  • 通讯作者:
    白智全

其他文献

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白智全的其他基金

基于正交互补码的Chirp超宽带系统的研究与优化设计
  • 批准号:
    61301147
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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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