无线信能同传技术中的波束成型设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61701124
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0104.通信网络
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The Internet of Things (IoT) is one of the most important areas for the Thirteenth Fiver-Year Plan in China, and Energy Harvesting is a key problem for IoT. Since the number of sensors in modern wireless sensor networks (WSNs) is huge and some positions of the sensors are difficult for maintenance, it is costly and unrealistic to use the traditional method – replacing batteries. Although the wind and solar may solve this problem, they still cannot be implemented in practice due to uncertainties of the weather. Because radio frequency (RF) based charging can overcome these difficulties, it has great potentials for IoT. Simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) is an emerging technology, which uses RF signal to transfer information and power simultaneously in WSNs. This project will consider one of the most import problem – the energy issue in the application of SWIPT by using beamforming technology. On one hand, it is required to increase the harvest energy. On the other, the energy cost has to be reduced. More specifically, this project will focus on two key problems – computational complexity and robustness in the beaformer design of SWIPT. Low complexity algorithms will be developed to reduce the energy cost of signal processing, and robust algorithms will be developed to increase the harvest energy in the presence of channel estimation error.
物联网是国家“十三五”规划中重点资助和发展的方向,而能量获取技术是物联网发展的核心问题。由于现代无线传感网络中传感器数量巨大,且很多传感器的位置不易进行人工维护,传统的更换电池的方式在成本和实现上都面临新的挑战。虽然太阳能和风能等可再生能源可以解决这些问题,但是由于它们的不可控性而很难得到推广。由于无线电充电可以克服上述困难,因此它在未来物联网的发展中占有重要的地位。无线信能同传技术(SWIPT)是一项新兴技术,它使用无线电在无线传感网络中同时进行信息和能量的传输。本项目将关注无线信能同传技术中最重要的能量问题,通过采用波束成型技术,一方面提高能量获取,另一方面降低系统能量的消耗。具体而言,本项目将聚焦于无线信能同传下波束成型技术中的两个关键问题-计算复杂度和鲁棒性,一方面设计低复杂度的算法减小信号处理中的能量消耗,另一方面设计鲁棒算法增加在存在信道误差的情况下的能量获取。

结项摘要

能量获取是物联网技术中的核心问题。由于当前无线传感网络中传感器数量巨大,且很多传感器的位置不易进行人工维护,传统更换电池的方式在成本和实现上都面临新的挑战。虽然太阳能和风能等可再生能源可以解决这些问题,但是由于它们的可控性差而很难得到推广。由于采用无线电充电的方式可以克服上述困难,因此它是未来物联网领域的一项关键技术。信能同传技术是一项新兴科技,它使用无线电在无线传感网络中同时进行信息和能量传输。波束成型技术可以改变电磁波在空间的分布,而形成特定指向的“波束”。中继技术可以增大信号的传递距离,可以用来扩大信能同传技术的覆盖范围。本项目结合波束成型技术和中继技术,设计了在中继节点需要无线电功能的情况下,发送端和中继端编码的联合优化,具体贡献主要体现在:(1)在不借助可再生能源和更换电池的情况下,提高物联网中传感器的寿命;(2)扩大了物联网的覆盖范围。依托本项目共发表SCI检索论文14篇,授权专利5项,培养硕士生3人。

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(0)
专利数量(0)
Energy-Efficient Robust Computation Offloading for Fog-IoT Systems
雾物联网系统的节能鲁棒计算卸载
  • DOI:
    10.1109/tvt.2020.2975056
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Wu Zhikun;Li Bin;Fei Zesong;Zheng Zhong;Li Bin;Han Zhu
  • 通讯作者:
    Han Zhu
Joint Transceiver Optimization for Wireless Information and Energy Transfer in Nonregenerative MIMO Relay Systems
非再生 MIMO 中继系统中无线信息和能量传输的联合收发器优化
  • DOI:
    10.1109/tvt.2018.2846556
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Bin Li;Yue Rong
  • 通讯作者:
    Yue Rong
A Distributionally Robust Minimum Variance Beamformer Design
分布鲁棒最小方差波束形成器设计
  • DOI:
    10.1109/lsp.2017.2773601
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Signal Processing Letters
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Bin Li;Yue Rong;Jie Sun;Kok Lay Teo
  • 通讯作者:
    Kok Lay Teo
A zero-forcing beamforming based time switching protocol for wireless powered internet of things systems
用于无线供电物联网系统的基于零强迫波束成形的时间切换协议
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Industrial and Management Optimization
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Hanyu Cao;Meiying Zhang;Huanxi Cai;Wei Gong;Min Su;Bin Li
  • 通讯作者:
    Bin Li
A CLASS OF TWO-STAGE DISTRIBUTIONALLY ROBUST GAMES
一类两阶段分布稳健的游戏
  • DOI:
    10.3934/jimo.2018048
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Industrial and Management Optimization
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Li Bin;Sun Jie;Xu Honglei;Zhang Min
  • 通讯作者:
    Zhang Min

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其他文献

撞击采样对2016 HO3的轨道影响研究
  • DOI:
    10.1136/jech.2011.142976k.85
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    空间碎片研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李彬;赵海斌;陈媛媛;王鑫剑;杨宇彬
  • 通讯作者:
    杨宇彬
NBS窄波段数据扣除连续谱的批处理方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-8349.2021.02.05
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    天文学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李垚;武朝剑;李彬;庄芮;赵海斌;姚永强;吴宏
  • 通讯作者:
    吴宏
中药在治疗心力衰竭中的现代药理研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中医研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵丹丹;宋晓丹;朱明军;李彬;王新陆;张晶晶;艾莘
  • 通讯作者:
    艾莘
蒜头果蛋白对人白血病K562细胞体外生长的抑制作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    食品工业科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李彬;王红斌;Colin J Barrow;杨文荣
  • 通讯作者:
    杨文荣
凡纳滨对虾不同类型血细胞的活性氧水平和酯酶活性
  • DOI:
    10.1080/20518196.2019.1688265
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    水生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冼健安;王安利;李彬;郭慧;苗玉涛;廖绍安;叶超霞
  • 通讯作者:
    叶超霞

其他文献

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AI技术路线图

李彬的其他基金

基于随机分布鲁棒优化的物理层安全无线信能同传技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    64 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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

        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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