基于移动卫星星座系统的海洋通信关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1809201
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    198.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0106.空天通信
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nowadays, due to be possessed with significant strategic values, mobile satellite constellation system based marine communications have become one of the core information technologies, which are racing to be developed by all nations in the world. But there are still several problems as follows. First of all, there are difficulties of large range and quick variation parameters, such as noise and interference and so on, in the physical layer. Then, the problems of the decentralized data traffic control, load equalization and so on in the data link layer are also very hard. In addition, the challenges of the optimized route selection in the network layer are formidable too. Confronted with these difficult problems, this project will investigate key technologies of the sparse probability graph signal processing framework based distributed cross-layer coordinated relay transmission in marine-space data links. The research contents are as follows. It mainly investigates the performance prediction and efficient construction of the distributed relay forwarding low-density parity-check (LDPC) codes, the sparse cognitive identification of the space complex fading parameters and the iterative channel estimation, mutual information accumulation based generalized coordination signal detection in the multiple relays, the soft probability message propagation by the buffer aided relays and the cross-layer load equalization and some other related fundamental theories and the related software and hardware experimental verification technologies. The innovations of this project are listed as follows. The concatenations of the distributed and fragmented code words are randomly predicted and optimally constructed by sparse graphs. By means of soft probability metric propagation, the coordinated decoding and signal detection can be use to eliminate the mutual information loss, which mainly occurs in traditional communication and information systems without joint processing. Also the efficient mutual information accumulations based coordination message transmission via multiple relays is applied to accomplish fast cognitive detection of the iterative messages with low complexity, high efficiency and good reliability. The joint cross-layer store-and-forward, the load equalization and optimization in the multiple relays are also employed to improve the transmission efficiency. Finally, the anticipated research fruits of this project will help promote the perfection and development of the space-ocean data link strategic infrastructure in our country.
当前,因基于移动卫星星座系统的海洋通信具备重大战略价值,已成为世界各国竞相发展的核心信息技术之一。但其仍面临物理层噪声干扰等参数范围大及变化快等困难,链路层非中心化流量控制与负载均衡不易等问题,及网络层最优路由选择困难等挑战。面对这些难题,本项目拟开展基于稀疏概率图信号处理框架的海空数据链分布式跨层协同中继传输关键技术研究:分布式中继转发低密度奇偶校验码性能预测与高效构造;空间复杂衰落参数的稀疏认知识别与迭代信道估计;互信息累积广义多中继协同信号检测;软概率消息中继存储传递与跨层负载均衡等基础理论及其软硬件实验验证技术。其创新为:分布式码片级联的稀疏图随机预测及码字构造;软概率消息协作传递,消除非联合通信模块的外信息处理损失;多中继协同互信息累积传递,实现低复杂高效可靠迭代消息的快速认知检测;联合跨层多中继存储转发及负载均衡与优化。预期成果有助于促进我国空海数据链战略基础设施的完善和发展。

结项摘要

当前,因基于移动卫星星座系统的海洋通信具备重大战略价值,已成为世界各国竞相发展的核心信息技术之一。但其仍面临物理层噪声干扰等参数范围大及变化快等困难,链路层非中心化流量控制与负载均衡不易等问题,及网络层最优路由选择困难等挑战。面对这些难题,本项目拟开展基于稀疏概率图信号处理框架的海空数据链分布式跨层协同中继传输关键技术研究。理论成果主要如下:(1)编码协作转发:短码长高码率QC-LDPC原模图码优化构造;伪误码率迭代门限判决极化选择译码转发;协作判决门限polar编码选择译码转发及优化功率分配;高阶极化加权增量选择译码协作转发;(2)稀疏识别与估计:Doolittle分解和PCA-SVM分类的协作盲频谱检测;协方差Cholesky分解和RBF-SVM判决分类的改进盲频谱感知;认知无人机网SPRT协作频谱感知;LDPC译码软信息最陡下降迭代定时恢复;期望传播的频域Turbo均衡;IRS-SWIPT系统能效优先波束成形;协方差矩阵混合核SVM频谱感知;(3)广义互信息累积检测:LSTM活跃用户数估计和预测;MIL和RCG增强干扰对齐策略IRS辅助多用户MIMO;判决门限辅助的快速Z转发协作;选择软消息转发协作物理层网络编码;(4)安全网络存储与负载均衡:选择转发协作优化天线选择和自适应功率分配;面向事件驱动物联网IoT应用的流量模式区分节能;交织协作认知系统安全协作频谱感知;SWIPT使能中继网基于信任度的安全中继选择;分布式智能无线传输及资源共享。在应用研究方面,重点研究了上述海空一体通信系统核心算法软件和高速光无线传输等FPGA软硬件模块,研制了海空一体自主无线电软硬件仿真验证平台。项目共发表了38篇论文(14篇SCI)、授权了25项发明专利、出版了1部专著、获得了6项奖励(2项省部级),并获得了较好经济及社会效益。成果有助于促进我国空海一体数据链战略基础设施的完善和发展。

项目成果

期刊论文数量(32)
专著数量(1)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(6)
专利数量(25)
无线多中继系统中判决门限辅助的快速Z转发协作
  • DOI:
    10.11999/jeit200183
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电子与信息学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包建荣;林昀轩;刘超;姜斌;朱芳;何剑海
  • 通讯作者:
    何剑海
Optimized Antenna Selection and Adaptive Power Allocation for Physical Layer Network Coding with Selective Soft-Message-Forward Cooperation
具有选择性软消息转发协作的物理层网络编码的优化天线选择和自适应功率分配
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2994046
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jianrong Bao;Yunxuan Lin;Chao Liu;Bin Jiang;Fang Zhu;Jianhai He
  • 通讯作者:
    Jianhai He
水声信道频域Turbo均衡的期望传播改进算法
  • DOI:
    10.12263/dzxb.20210183
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜斌;唐禹;包建荣;唐向宏;刘超
  • 通讯作者:
    刘超
选择软消息转发协作下的物理层网络编码
  • DOI:
    10.12263/dzxb.20201369
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林昀轩;刘超;包建荣;姜斌;吴俊
  • 通讯作者:
    吴俊
Cooperative Blind Spectrum Detection With Doolittle Decomposition and PCA-SVM Classification in Hybrid GEO-LEO Satellite Constellation Networks
混合 GEO-LEO 卫星星座网络中采用 Doolittle 分解和 PCA-SVM 分类的协作盲谱检测
  • DOI:
    10.1109/taes.2021.3074195
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Jianrong Bao;Biao Lu;Bin Jiang;Jun Wu;Chao Liu
  • 通讯作者:
    Chao Liu

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其他文献

扩展原模图LDPC短码的优化构造
  • DOI:
    10.13245/j.hust.160507
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包建荣;高西奇;刘超;姜斌
  • 通讯作者:
    姜斌
基于最大比合并的低阶比特量化转发协作
  • DOI:
    10.11990/jheu.201608023
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包建荣;何丹;姜斌;刘超
  • 通讯作者:
    刘超
基于消息振荡及校验更新的改进BP译码算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包建荣;刘建豪;赵泽茂
  • 通讯作者:
    赵泽茂
LDPC译码硬判决辅助迭代VBLAST检测
  • DOI:
    10.13245/j.hust.151012
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包建荣;高西奇;姜斌;唐向宏
  • 通讯作者:
    唐向宏
稀疏OFDM信道估计的同伦算法
  • DOI:
    10.13954/j.cnki.hdu.2017.05.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    杭州电子科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱方;包建荣;许晓荣;姜斌
  • 通讯作者:
    姜斌

其他文献

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包建荣的其他基金

临近空间协同Turbo信号接收技术研究
  • 批准号:
    61471152
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于因子图的协同深空通信接收机理论与应用研究
  • 批准号:
    61001133
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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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

        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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