纳米传感网中太赫兹通信机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61402414
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0208.物联网及其他新型网络
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

With the development of nanotechnology and terahertz technology, theoretic research of nanosensor network has been gain significant attentions recently due to its potential applications. According to the limited capabilities of nano-nodes and the peculiarities of Terahertz Band, the fundamental research objectives of this project are to design the communication mechanisms of nanosensor networks in the Terahertz Band, and to improve the quality of service and the utilization of network resources. The specific outcomes of this project are: 1) for the limited energy provided by nano-nodes, novel energy harvesting system will be proposed based on the piezoelectric nano-generator, and then optimize the energy allocation by presented energy consumption and harvesting models to realize the self-powered nano-nodes; 2) analyze the effect of molecular absorption, path attenuation, colored noise and nano-antennas on the terahertz communications by considering the transmission frequencies, distances and the height of antenna, to present a comprehensive Terahertz Band channel model with full frequency band and short transmission distance; 3) by integrating the limited capabilities of nano-nodes and the peculiarities of terahertz communication, design novel, efficient, energy-aware or frequency-aware modulation mechanisms, MAC layer protocols and multi-hop routing protocols, to reduce the signal interference and network load, and improve the energy utilization and network throughput. These outcomes can be used to realize the application of nanosensor networks, and have important theoretical significance and practical values.
随着纳米技术和太赫兹技术的发展,纳米传感网的潜在应用价值使其理论研究正成为无线通信领域的研究新热点。针对纳米传感网的诸多特性,本课题重点研究基于太赫兹频段的纳米通信技术,提高纳米传感网的网络服务质量和资源利用率。研究纳米节点能量供应的局限性,设计基于压电式纳米发电机的新型能量捕获机制,构建以纳米节点为单位的能量捕获和消耗模型,优化能量分配策略,实现纳米传感网的自供能通信。根据纳米传感网中通信频率高、通信距离短和天线尺寸小等特性,分析分子吸收、路径衰减、信道有色噪声、纳米天线等对太赫兹通信的影响,建立一个短距离、全频段的太赫兹信道模型。综合纳米节点的能力局限性和太赫兹通信的特性,设计新型简洁高效、能量频率感知的调制编码机制、MAC层协议和多跳路由协议,降低信号干扰和网络负载,提高能量利用率和网络吞吐量。本课题的研究成果将为纳米传感网的实际应用提供理论基础,具有重要的理论意义和工程应用价值。

结项摘要

随着纳米技术和太赫兹技术的发展,使得纳米传感网从理论成为现实。根据纳米传感网中纳米节点的物理局限性和太赫兹频段的通信特性,本课题重点研究基于太赫兹频段的纳米通信技术 ,构建纳米传感网的底层通信理论和优化通信技术。针对纳米节点能量供应的局限性和基于压电式纳米发电机的能量捕获系统,构建了以纳米节点为单位的能量捕获和消耗模型,设计了能量优化分配机制、能量感知的低码重编码机制,实现纳米传感网的自供能数据传输。针对纳米传感网太赫兹通信频率高、通信距离短和天线尺寸小等特点,分析分子吸收、路径衰减、信道有色噪声、纳米天线等对太赫兹通信的影响,建立了一个完整、短距离、全频段的太赫兹信道容量模型,并在此基础上建立了面向太赫兹通信的MIMO信道模型、太赫兹信道干扰模型和信号覆盖模型。综合纳米节点的物理限制和太赫兹通信的特性,设计新型简洁高效、能量频率感知的太赫兹有向通信MAC协议和基于中继的纳米网络MAC协议 ,不仅降低信号干扰和网络负载,而且提高能量利用率和网络吞吐量。本课题的研究成果将为微观尺寸的物联网(纳米传感网)和超高频、超宽带通信(太赫兹通信)提供理论基础和实际指导,具有重要的理论意义和工程应用价值。

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(3)
专利数量(11)
带有能量补给的异构无线传感器网络拓扑控制算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电信科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马晨明;王万良;洪榛;姚信威
  • 通讯作者:
    姚信威
Joint Parameter Optimization for Perpetual Nanonetworks and Maximum Network Capacity
永久纳米网络和最大网络容量的联合参数优化
  • DOI:
    10.1109/tmbmc.2016.2564967
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Molecular, Biological, and Multi-Scale Communications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xinwei Yao;Wanliang Wang;Shuanghua Yang
  • 通讯作者:
    Shuanghua Yang
基于能量捕获和混合储能的微观网络能量最优分配算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚信威;章梦娜;王万良;杨双华
  • 通讯作者:
    杨双华
无线纳米传感器网络最小化能耗编码方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0372-2112.2015.11.020
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄龙军;王万良;姚信威
  • 通讯作者:
    姚信威
电磁纳米网节能编码方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王万良;姚信威;沈士根;潘小刚
  • 通讯作者:
    潘小刚

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其他文献

QoS区分的无线通信仿生建模
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚信威;王万良;岑跃峰;Shuang-Hua Yang
  • 通讯作者:
    Shuang-Hua Yang
IEEE802.11e无线局域网语音性能分析模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    小型微型计算机系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张科娜;王万良;姚信威;陶砾
  • 通讯作者:
    陶砾
无线网络中基于流媒体传输的自适应TFRC机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    小型微型计算机系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王万良;张小玮;姚信威;岑跃峰
  • 通讯作者:
    岑跃峰
面向QoS区分的自适应状态转移概率动态更新算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    小型微型计算机系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王万良;陶砾;姚信威;岑跃峰
  • 通讯作者:
    岑跃峰
不同调制机制下无线传感网收发器能耗优化模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    传感技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚信威;王万良;吴腾超;岑跃峰
  • 通讯作者:
    岑跃峰

其他文献

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AI技术路线图

姚信威的其他基金

纳米传感网通信建模及跨层协议优化设计
  • 批准号:
    61772471
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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