面向高铁的LTE-R接入架构和物理层关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61661021
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    36.0万
  • 负责人：
    王传云
  • 依托单位：
    华东交通大学
  • 学科分类：
    F0105.移动通信
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

At present, the UIC (International Union of Railways) has suggested using LTE-R (Long Term Evolution for Railway) instead of GSM-R (GSM for Railway) directly. In the scenario of high speed railway, LTE-R will be faced with various difficulties (e.g., serious attenuation of radio wave, Doppler Shift and frequent handoff). Therefore, this project will be focused on the access architecture and key technologies in the physical layer of LTE-R for high speed railway. The access network and handover schemes will be optimized to ensure the reliability of LTE-R service. Utilizing the distribution of railway, ICI (intercarrier interference) caused by Doppler Shift will be studied to improve the throughput of LTE-R system. Cooperative relay technology combined with MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) will improve the system capacity of LTE-R in the mobile relay environment. In the emergency scenario, the D2D (Device-to-Device) technology will be investigated to secure the information transformation of LTE-R system. The research will motivate the network from GSM-R to LTE-R in both the academic and practical aspects. Meanwhile, it can provide certain technical support for the high speed railway development of our country.
目前国际铁路联盟建议将GSM-R直接演进到LTE-R，在高铁场景中，LTE-R将面临无线信号衰减严重、多普勒频移和越区切换频繁等难点。因此项目将研究面向高铁的LTE-R的接入架构及其物理层关键技术，优化接入和越区切换策略，以保障LTE-R承载业务的可靠接入。利用高铁基站沿铁路线带状分布的特点，研究多普勒频偏所引起的子载波干扰自消除技术，改善LTE-R无线传输性能。在移动中继环境下，研究基于多天线双向中继协同技术，提升LTE-R无线传输容量。在应急条件下，研究D2D技术，完善LTE-R信息传输安全保障。项目的研究对推动GSM-R向LTE-R的演进具有学术价值和现实意义，可以为我国高铁发展提供一定的技术支撑。

结项摘要

国际铁路联盟曾建议将GSM-R直接演进到LTE-R，随着铁路列车运行速度的不断提升，在高铁场景中，LTE-R将面临更为严重的无线信号衰减严重、多普勒频移和越区切换频繁等难点。通过对高铁LTE-R接入架构及物理层相关技术进行研究，保障相关业务可靠接入，改善通信系统传输性能，推动GSM-R向LTE-R的演进，具备较高的学术价值和现实意义。.首先，在高铁LTE-R场景下，项目组提出了一种基于波束赋形的速度自适应越区切换方案，同时提出了切换触发门限动态调整算法，仿真结果表明，我们的切换算法极大地改善了切换性能；设计了一种基于控制面/用户面分离的高速铁路通信系统，提出了一种基于控制面/用户面分离的快速双链路切换方案，利用双播技术优化切换流程，根据仿真结果，其能够有效提高切换成功概率，降低中断概率和切换时延；针对高铁D2D通信，使用中继技术有效降低中断概率与可靠性。其次，考虑车车通信下的切换问题，提出基于资源预留的联合切换方案；设计MIMO中继系统中的天线变疏密（正弦）优化排布方案，同时设计了天线选择算法，理论分析和仿真结果均显示该算法可以为列车在基站边缘提供更好的信号质量并辅助系统的越区切换；引入加权系数消除ICI方案，提出基于信噪比判决的双模切换信道估计方案，利用离散卡-洛基扩展模型及线性最小均方误差算法进行信道建模和不同速度环境下的信道估计，仿真结果显示，该方案有效提高信道估计的适应性与有效性。最后，针对列车之间通信窄波束的对准问题，提出一种位置辅助波束对准方法，仿真结果显示，其能够有效降低接收信号的丢失率，并提升接收信噪比；提出了一种基于毫米波 MIMO的新型传输方案，提高T2T通信容量和可靠性；通过在T2T收发器上应用混合预编码，降低系统设计成本和功耗，同时满足频谱效率和信噪比的要求；提出了一种基于多代理深度强化学习的算法，用于T2T通信自主信道选择和传输功率选择；引入复杂网络来解决路由优化与资源分配算法，仿真结果显示，其能够降低系统干扰和提高整个系统吞吐量。

项目成果

期刊论文数量（27）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（16）
专利数量（9）
引入加权系数消除ICI的二次快时变信道估计算法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    计算机应用研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    尹燕;王敏;王传云
  • 通讯作者：
    王传云
A Dual-Link Soft Handover Scheme for C/U Plane Split Network in High-Speed Railway
高速铁路C/U平面分离网络双链路软切换方案
  • DOI：
    10.1109/access.2018.2794770
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhao Junhui;Liu Yunyi;Gong Yi;Wang Chuanyun;Fan Lisheng
  • 通讯作者：
    Fan Lisheng
Carrier sense multiple access with collision avoidance-aware connectivity quality of downlink broadcast in vehicular relay networks
载波侦听多路访问以及车载中继网络中下行链路广播的冲突避免感知连接质量
  • DOI：
    10.1049/iet-map.2018.6102
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IET Microwaves Antennas & Propagation
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Ma Xiaoting;Zhao Junhui;Gong Yi;Sun Xiaoke
  • 通讯作者：
    Sun Xiaoke
Genetic Algorithm Based Prototype Filter Design for Oriented Side Lobe Energy Suppression in FBMC System
FBMC 系统中基于遗传算法的定向旁瓣能量抑制原型滤波器设计
  • DOI：
    10.1109/access.2020.2964304
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhao Junhui;Lv Siying;Yang Lihua;Ni Shanjin
  • 通讯作者：
    Ni Shanjin
Enhancing Transmission on Hybrid Precoding Based Train-to-Train Communication
基于混合预编码的列车间通信增强传输
  • DOI：
    10.1007/s11036-019-01315-6
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Mobile Networks and Applications
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhao Junhui;Liu Jin;Ni Shanjin
  • 通讯作者：
    Ni Shanjin

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其他文献

PSO选星算法参数分析与改进
  • DOI：
    10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0138
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    北京航空航天大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王尔申;杨迪;王传云;曲萍萍;庞涛;蓝晓宇
  • 通讯作者：
    蓝晓宇
车联网中的V2R通信
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    电信科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马小婷;赵军辉;王传云;徐义国
  • 通讯作者：
    徐义国
PSO选星算法参数分析与改进方法研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    北京航空航天大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王尔申;杨迪;王传云;曲萍萍;庞涛;蓝晓宇
  • 通讯作者：
    蓝晓宇
基于置乱、混淆与掩蔽规则融合3D混沌映射的图像加密算法研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    科学技术与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    尹燕;罗晖;王传云
  • 通讯作者：
    王传云
动态场景红外图像的压缩感知域高斯混合背景建模
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    自动化学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王传云;秦世引
  • 通讯作者：
    秦世引

其他文献

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相似海外基金

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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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