低成本高效能毫米波大规模MIMO传输理论与关键技术研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61801132
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.5万
  • 负责人：
    谭伟强
  • 依托单位：
    广州大学
  • 学科分类：
    F0105.移动通信
  • 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

Millimeter wave (mmWave) massive multiple-input multiple-output (MIMO) systems have become promising technologies for the fifth-generation (5G) mobile communication systems since it enable to provide the both vast space spectrum and degree resources. However, deploying tens of to hundreds of antennas at the base station imposes great challenge on the system design and will possibly soon become the system bottleneck. Therefore, it is desired to realize a mmWave massive MIMO system with high-efficiency and low-cost, which strike a reasonable balance between system performance and hardware cost as well as energy consumption. The project aims to study the mmWave massive MIMO system combing hybrid analog-to-digital converter (ADC) and analog/digital hybrid precoding architectures, and systematically study theoretical transmission and key technologies for such system. Firstly, we consider the hybrid fixed ADCs architectures and investigate spectral efficiency (SE) and the energy efficiency (EE) of mmWave massive MIMO system. Then, based on the hybrid adaptive ADCs architectures, we study the receiver design of mmWave massive MIMO system, which mainly includes the bit switch strategy and channel status information acquisition. Finally, in order to obtain better performance, we further optimize the receiver design and propose a low complexity algorithm, by joint optimize both the number of adaptive ADCs and the number of ADC bits. In particular, we maximize the SE of system under the constraint of total power and the limited number of ADCs. The research of this project will offer the fundamental theoretical for the mmWave massive MIMO system with high-efficiency and low-cost.
毫米波大规模MIMO系统能充分利用空间频谱和维度资源，是下一代移动通信系统的关键技术。然而系统收发端配置大规模天线阵列导致系统硬件成本昂贵且电路功耗过高，成为阻碍其发展的主要瓶颈。亟待探索低成本高效能的毫米波大规模MIMO通信系统，以实现系统性能、硬件成本及电路功耗的最佳平衡。本项目基于混合预编码与混合ADC架构，拟开展毫米波大规模MIMO传输理论与关键技术研究。首先针对混合固定精度ADC模式，研究在毫米波信道模型下大规模MIMO系统的频谱和能量效率。进而探索在混合可调精度ADC模式下毫米波大规模MIMO接收机的设计，主要包括比特开关切换策略和信道状态信息获取。最后对接收机进一步优化设计，通过构造可调精度ADC的数量和比特数参数为目标函数，提出低复杂度的联合优化算法，在总功率约束和射频通道数目受限下实现频谱效率的最大化。本项目的研究为低成本高效能的毫米波大规模MIMO系统奠定理论基础。

结项摘要

项目主要围绕低成本高效能毫米波大规模MIMO系统展开了3个方面的研究工作，包括：基于混合精度ADC架构下毫米波信道模型下大规模MIMO系统的理论性能分析，基于混合可调精度ADC模式下毫米波大规模MIMO系统的无线传输方案以及接收机设计，并提出低复杂度的联合优化算法，在总功率约束和射频通道数目受限下实现系统总频谱效率的最大化。所提方案和算法显著提高了无线通信的传输速率并有效降低了系统的能量消耗和硬件成本，探索了若干具有创新的收发传输方案，助力我国在下一代移动通信领域的学术创新和技术支持。发表了学术论文16篇，其中SCI论文15篇，国家发明专利6项，软著作权1部，培养在读研究生3名。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（6）
Effective Capacity for Renewal Service Processes With Applications to HARQ Systems
应用于 HARQ 系统的更新服务流程的有效能力
  • DOI：
    10.1109/tcomm.2019.2921768
  • 发表时间：
    2018-12
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Communications
  • 影响因子：
    8.3
  • 作者：
    Shi Zheng;Tsiftsis Theodoros A.;Tan Weiqiang;Yang Guanghua;Ma Shaodan;Alouini Mohamed-Slim
  • 通讯作者：
    Alouini Mohamed-Slim
Green resource allocation for user access in cloud-based networks
云网络中用户接入的绿色资源分配
  • DOI：
    10.1016/j.phycom.2019.100853
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Physical Communication
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Li Shidang;Zhao Juan;Tan Weiqiang;Zhu Xuanlin;Zhong Hui
  • 通讯作者：
    Zhong Hui
Robust Beamforming Design for Secure V2X Downlink System with Wireless Information and Power Transfer under a Nonlinear Energy Harvesting Model.
非线性能量收集模型下具有无线信息和电力传输的安全 V2X 下行链路系统的鲁棒波束成形设计
  • DOI：
    10.3390/s18103294
  • 发表时间：
    2018-09-30
  • 期刊：
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li S;Li C;Tan W;Ji B;Yang L
  • 通讯作者：
    Yang L
Achievable Rate of UAV-based Communication with Uniform Circular Arrays in Ricean Fading
莱斯衰落中基于无人机的均匀圆形阵列通信可达到的速率
  • DOI：
    10.1016/j.phycom.2018.11.010
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Physical Communication
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Weijie Tan;Shidang Li;Chunlong He;Weiqiang Tan;Xiaobo Gu;Zheng Shi
  • 通讯作者：
    Zheng Shi
Outage Probability and Optimal Cache Placement for Multiple Amplify-and-Forward Relay Networks
多个放大转发中继网络的中断概率和最佳缓存放置
  • DOI：
    10.1109/tvt.2018.2872874
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Fan Lisheng;Zhao Nan;Lei Xianfu;Chen Qingchun;Yang Nan;Karagiannidis George K.
  • 通讯作者：
    Karagiannidis George K.

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其他文献

分析师评级与投资者交易行为
  • DOI：
    10.19744/j.cnki.11-1235/f.2019.0012
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孔东民;孔东民;刘莎莎;刘莎莎;谭伟强;谭伟强
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    谭伟强
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  • 作者：
    李钰杰;柴会宁;卢媛媛;谭伟强;马继平;张光耀;张学记
  • 通讯作者：
    张学记
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    谭伟强;辛清泉
  • 通讯作者：
    辛清泉
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    2021
  • 期刊：
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  • 作者：
    韩向丽;关静;陈乐;赵培;谭伟强;郑治坤
  • 通讯作者：
    郑治坤
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 作者：
    郑国坚;林东杰;谭伟强
  • 通讯作者：
    谭伟强

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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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