智能反射面辅助太赫兹通信波束赋形与优化技术研究
批准号:
62061017
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
39.0 万元
负责人:
张仁民
依托单位:
学科分类:
移动通信
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张仁民
中文摘要
挖掘太赫兹频段频谱资源是第六代移动通信系统扩容的有效途径,而可靠高效的太赫兹通信需利用智能反射面调整电磁传播环境得以实现。为解决智能反射面辅助太赫兹通信架构中因收发两端阵列规模大、无源智能反射面无独立收发功能带来的硬件复杂度高、信道估计开销大等问题,本项目拟通过 ①研究具有解析结构的低硬件复杂度码本生成方法;②开发具有自适应传输信噪比的波束训练算法;③设计波束赋形中的功率、频谱与反射阵列多维资源分配方案;④构建基于稀疏贝叶斯学习的用户移动特性预测与基于模糊控制原理的波束动态切换机制,为太赫兹通信系统高性能、低复杂度波束赋形的设计与优化提供整套解决方案。研究成果将为智能反射面辅助太赫兹通信系统的设计提供参考依据和理论支持,丰富第六代移动通信系统研发的基础理论与关键技术。因而,本课题研究内容具有重要的理论研究价值,其预期成果将具有实际应用前景。
英文摘要
Terahertz (THz) transmission has been envisioned as a promising candidate for the sixth generation mobile communications (6G) owing to its abundant spectrum resource. Indeed, the reliable and efficient THz transmission can be achieved by employing intelligent reflecting surface (IRS), which can reconfigure propagation environment. However, high complexity on hardware and heavy overhead on channel estimation will occur due to large-scale array and passive elements equipped on IRS. To address these issues, we propose a series of high-performance and low-complexity beamforming solutions for THz communication systems, which follows as: an analytical codebook generation method being of low-hardware-complexity; a beam training algorithm being adaptive to transmission SNR (signal-to-noise ratio); power, spectrum and IRSs multidimensional resource allocation scheme for THz beamforming; user-mobility prediction based on sparse Bayesian learning and beam switch mechanism employing Fuzzy control method. The research results will provide reference basis and theoretical support for the design of the IRS-assisted THz communications, enriching the fundamental theory and key technologies for 6G communications. Thus, our proposal is amazing in the view of both theoretical research and engineering applications.
挖掘太赫兹频段频谱资源是第六代移动通信系统扩容的有效途径,而可靠高效的太赫兹通信需利用智能反射面调整电磁传播环境得以实现。本项目研究了.①基于改进SIC-SVD方法的室内亚THz通信系统混合波束赋形算法:.针对子阵列连接结构,将目标函数系统可达速率的最大化优化问题分解为一系列等价问题。所提算法首先根据串行干扰消除方法设计模拟预编码矩阵,在获得设计好的模拟预编码矩阵之后,然后定义等效信道,最后采用奇异值分解来获得所需要的数字预编码矩阵。.②改进扩展卡尔曼滤波方法的室内亚THz通信系统波束跟踪算法:.利用连续干扰消除技术和等效信道方法,在发射机处设计波束预编码矩阵;运用扩展卡尔曼滤波算法适应用户移动性实现波束跟踪。.③UAV-UGV异构协同系统定位技术及位置感知波束赋形算法.提出了一种适用于高速移动协同系统的雷达辅助下行通信的方法。在此基础上,利用雷达获取的位置信息辅助设计基于全连接结构的混合波束成形,然后通过联合设计波束成形与功率分配以最大化该系统和速率。同时推导了其中所涉及的参数估计问题的克拉美罗下界,并通过仿真验证了该基于位置信息的波束成形方案在高速移动协同系统中的有效性。.④ STAR-RIS辅助下基于RSMA的安全ISAC网络节能传输:一种基于MoE的PPO方法.基于速率分割多址接入的STAR-RIS辅助通信感知一体化系统的安全下行传输,提出了一种优化框架,通过在各种约束条件下对基站的波束赋形矢量、公共保密信息速率和STAR-RIS的幅度及相位进行联合优化,最大化系统保密能量效率。为了解决此非凸优化问题,提出了一种基于专家混合方法和近端策略优化的MoE-PPO强化学习算法。.研究成果将为智能反射面辅助太赫兹通信系统的设计提供参考依据和理论支持,丰富第六代移动通信系统研发的基础理论与关键技术。
感知融合辅助陆空协同毫米波大规模MIMO通信波束赋形与管理技术研究
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批准号:2025JJ70624
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:张仁民
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依托单位:
太赫兹通信波束训练与跟踪技术研究
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批准号:2021JJ30556
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:张仁民
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依托单位:
国内基金
海外基金