水下LED可见光成像MIMO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：
    61761014
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    37.0万
  • 负责人：
    符杰林
  • 依托单位：
    桂林电子科技大学
  • 学科分类：
    F0107.海上和水下通信
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Aiming at the high demand of communication data between underwater vehicle and buoy, based on optical MIMO technology, Based on the transmission characteristics of visible light in seawater and the characteristics of LED devices，the array strategy of hemispherical LED blue and green light emitting array , spatial power control optimization and spatial modulation optimization technology based on MIMO technology are studied to improve the system power and transmission efficiency. Aiming at the characteristics of underwater optical channel absorption and scattering attenuation, combined with the characteristics of LED emission array and pixelized optical MIMO receiver system, based on the unipolar OFDM multi-carrier transmission technology, the way of modulation and coding is optimized jointly. The receiver uses the image sensor to collect the optical MIMO signal to form the pixelized optical MIMO system. Use compression perception theory and optimization theory to reconstruct high-resolution image, eliminate fuzzy and noise, separate and detect signal for optical signals and images. Identify information of each transmission channels, improve the system performance.
针对水下航行器与浮标之间通信数据传输率高的需求，以光MIMO技术为基础，根据海水中可见光的传输特性及LED器件特性，研究基于 MIMO技术的半球形LED蓝绿发光阵列组阵策略，空间功率控制优化及空间调制优化技术，提高系统功率及传输效率；针对水下光信道对光传输的吸收、散射衰减等影响，结合LED发射阵列及像素化光MIMO接收系统的特点，以单极性OFDM多载波传输技术为基础，联合优化调制和编码方法；采用图像传感器采集光MIMO信号构成像素化的MIMO系统，运用压缩感知理论和最优化理论对光信号和成像图像进行高清重构和模糊、噪声消除，信号分离、检测、识别，提高系统性能。

结项摘要

为满足水下航行器与浮标之间的高速通信需求，本项目以光成像MIMO技术为基础，根据海水中可见光的传输特性及LED器件特性，对成像MIMO通信系统及信道进行建模，分析了水下光LOS链路信道特征以及系统结构和空间位置带来的子信道空间相关性及空间相关性对信道容量和误码率性能影响；以ACO-OFDM、DCO-OFDM等调制技术和ZF、MMSE、SIC、ML等检测算法为基础，针对水下LED成像MIMO通信中子信道相关性强问题，提出了低复杂度高效降干扰的LLL-ZF算法，提升了非相干光成像MIMO通信系统的抗干扰和噪声能力；针对水下湍流信道中多径和衰落的影响，利用对数正态分布建立水下湍流信道模型，提出了光正交频分复用(O-OFDM)等增益合并的分集方案，通过使用正交幅度调制直流偏置研究了广义伽马衰落信道上空间分集水下无线光通信的遍历容量和平均误码率，针对湍流信道带来的多径及衰减问题，提出了具有空间分集的LDPC编码的无载波幅度和相位(CAP)调制，降低了水下湍流对通信系统的影响；针对水下散射带来的多径时延扩展问题和LED调制的非线性失真问题，基于可见光DCO-OFDM/OQAM系统，提出了I-OSLM峰均比抑制算法，以降低信号波动性。从系统功率的角度建模和求解了可见光DCO-OFDM/OQAM系统发射功率在OFDM/OQAM信号和直流偏置最优分配，使得接收端信噪比最大。针对水下多浮标、潜标和航行器间的多址传输需求，根据LED光学特性基于OCDMA架构设计了水下可见光多节点上行码域NOMA-VLC系统，提出了基于压缩感知的非正交传输检测算法，提升了频谱效率和系统平均吞吐量。

项目成果

期刊论文数量（33）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（20）
基于比例公平的LiFi-WiFi混合网络吞吐量最优化
  • DOI：
    10.13756/j.gtxyj.2018.06.012
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    光通信研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    向薇;林基明
  • 通讯作者：
    林基明
一种在NLOS环境下应用于NB-IoT系统的组合定位算法
  • DOI：
    10.16652/j.issn.1004-373x.2019.11.001
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    现代电子技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔理伟;林基明;符杰林;刘锦玲
  • 通讯作者：
    刘锦玲
基于可见光指纹的室内高精度定位方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    激光与光电子学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曹燕平;李晓记;胡云云
  • 通讯作者：
    胡云云
LDPC-Coded CAP with Spatial Diversity for UVLC Systems over Generalized-Gamma Fading Channel
用于广义伽马衰落通道上 UVLC 系统的具有空间分集的 LDPC 编码 CAP
  • DOI：
    10.3390/s20123378
  • 发表时间：
    2020-06-01
  • 期刊：
    SENSORS
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Jiang, Hongyan;Qiu, Hongbing;Rajbhandari, Sujan
  • 通讯作者：
    Rajbhandari, Sujan
Investigation of 3 dB Optical Intensity Spot Radius of Laser Beam under Scattering Underwater Channel
水下散射通道下激光束3 dB光强光斑半径的研究
  • DOI：
    10.3390/s20020422
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    Sensors
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Wei Wang;Xiaoji Li;Sujan Rajbh;ari;Yanlong Li
  • 通讯作者：
    Yanlong Li

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其他文献

黑洞吸积的随机扩散模型研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    天文学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董典桥;王俊义;仇洪冰;安涛;符杰林;陆相龙
  • 通讯作者：
    陆相龙
0.1—50GHz天空亮温计算
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国科学院上海天文台年刊
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    符杰林;安涛;仇洪冰;王玲玲
  • 通讯作者：
    王玲玲
D2D通信技术综述
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    桂林电子科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    巩志帅;符杰林;陈小徽;林基明
  • 通讯作者：
    林基明
基于Spark深度感知决策树的恒星/星系分类应用研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    计算机应用研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄智昌;王俊义;郑霖;符杰林
  • 通讯作者：
    符杰林
基于卷积核网格化二维近程微波全息
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    微波学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王俊义;王锦清;符杰林;仇洪冰
  • 通讯作者：
    仇洪冰

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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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