极低信噪比无线通信信号随机共振检测理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61471099
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0103.通信理论与系统
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

For deep-space and deep-ocean submarines wireless communication systems, the received signal-to-noise ratio (SNR) becomes increasingly lower as the distance of space exploration and diving depth constantly increases. In order to well perform the task of communication, some novel and effective signal detection methods are required under very low SNR region. In this proposal, the theory of stochastic resonance (SR) from the field of nonlinear kinetic systems is proposed to be applied for wireless communication signal detection under very low SNR scenarios, by virtue of its unique advantage in weak signal detection. The detection performance is improved by the cooperation among signal, noise and the nonlinear system. The relationship model between the parameters of nonlinear system and the performance of signal detection under very low SNR is first established. Then, the principle and mechanism of SR aided signal detection is explained in terms of SNR, mutual information and the correlation between input and output waveforms. Based this mechanism, the SR processing method of communication signal with very low SNR is further proposed. By feeding the received signals with very low SNR into a nonlinear system with specific parameters, the characteristics in time and frequency domains and the statistical distribution of noise are changed. As a result, the desired communication signal can be enhanced and the in-band noise can be suppressed at the same time. Moreover, the concerned communication signal is then demodulated by a nonlinear system, which can effectively distinguish signal and noise and estimate the signal parameters. With these manipulatoins, desired detection performance can be achieved. Finally, half hardware-in-loop simulations will be applied to verify the proposed SR aided communication signal detection under typical scenarios of deep-space and deep-ocean submarines wireless communication systems.
随着探测距离与下潜深度的增加,深空和远洋水下潜器通信系统接收信噪比(SNR)越来越低,需要研究高效的极低SNR无线通信信号检测方法。本项目利用非线性动力学系统的随机共振(SR)理论在微弱信号检测中的独特优势,研究极低SNR通信信号SR检测的理论和方法,利用信号、噪声和非线性系统间的协同提高检测性能。项目首先建立非线性系统参数和噪声与通信信号检测性能的关系模型,从SNR、波形相关性和互信息的角度,揭示通信信号SR检测的机理。以此为基础,项目提出极低SNR通信信号SR预处理方法,将接收信号通过特别设计的参数自适应非线性系统,利用SR改变噪声的时间、频率特性及其统计分布,在增强有用信号的同时抑制带内噪声;进一步,项目通过可以有效区分信号和噪声、估计信号参数的非线性方法,实现对极低SNR通信信号的判决解调。项目还将针对深空和远洋水下潜器通信的典型场景,通过半实物仿真对提出的理论和方法进行评估验证。

结项摘要

项目围绕极低信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)无线通信信号随机共振(stochastic resonance,SR)增强检测和解调理论、方法和技术开展研究,主要研究内容包括以下四个方面:极低SNR无线通信信号SR检测机理研究;极低SNR无线通信信号SR预处理方法研究;经SR预处理的无线通信信号的非线性解调算法研究;基于半实物仿真平台的无线通信信号SR检测性能评估。.项目完成了上述四个方面的研究内容,取得了如下四方面的研究成果:.第一,针对宽带高斯噪声下的极低SNR信号高效检测问题,项目提出了基于双稳态SR系统的信号增强处理方法和架构,以最大化输出SNR为目标,给出了噪声、频率自适应的双稳态系统参数设计方法。.第二,针对非高斯脉冲噪声下带限无线通信信号的可靠接收问题,项目提出了基于超阈值量化阵列广义随机共振的信号增强处理方法,以最大化处理后SNR和波形相关性为优化目标,构建了优化处理模型,基于变分和凸优化理论,给出了优化处理方法的一般形式,和特殊处理方法(如clipper)的优化参数。.第三,针对非高斯脉冲噪声下线性和连续相位调制信号非线性处理和优化接收问题,项目提出了新型的有记忆(Myriad滤波)和优化的无记忆(单符号)预处理方法,给出了噪声参数估计、同步性能限分析、优化同步序列设计与同步算法、相干和非相干解调算法。.第四,面向对潜长波通信(典型的非高斯脉冲噪声应用场景),开发了实验室实验系统,对项目研究的关键算法进行了测试评估,验证了其有效性,相比于传统处理方法,最大可获得3dB的增益。.项目的研究成果可用于增强噪声下的微弱无线通信信号检测,尤其是长波通信等非高斯脉冲噪声的场景,提高信号接收的可靠性。项目申请发明专利10项(含授权1项),发表论文17篇,录用1篇,项目研究成果应用于电磁频谱监测项目,获省部级科技进步一等奖,成果应用于某探索研究项目,通过专家组验收。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(9)
专利数量(10)
Cooperative Spectrum Sensing in Heterogeneous Cognitive Radio Networks Based on Normalized Energy Detection
基于归一化能量检测的异构认知无线电网络中的协作频谱感知
  • DOI:
    10.1109/tvt.2015.2413787
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Vehicular Technology.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guosheng Yang;Jun Wang;Jun Luo;Oliver Yu Wen;Husheng Li;Qiang Li;Shaoqian Li
  • 通讯作者:
    Shaoqian Li
Nonlinear Processing for Correlation Detection in Symmetric Alpha-Stable Noise
对称 Alpha 稳定噪声中相关检测的非线性处理
  • DOI:
    10.1109/lsp.2017.2776317
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Signal Processing Letters
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhang Guoyong;Wang Jun;Yang Guosheng;Shao Qijia;Li Shaoqian
  • 通讯作者:
    Li Shaoqian
Communication Signal Pre-Processing in Impulsive Noise: A Bandpass Myriad Filtering-Based Method
脉冲噪声中的通信信号预处理:基于带通无数次滤波的方法
  • DOI:
    10.1109/lcomm.2018.2832642
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    IEEE Communications Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Guosheng;Wang Jun;Zhang Guoyong;Li Shaoqian
  • 通讯作者:
    Li Shaoqian
Joint Estimation of Timing and Carrier Phase Offsets for MSK Signals in Alpha-Stable Noise
Alpha 稳定噪声中 MSK 信号的时序和载波相位偏移的联合估计
  • DOI:
    10.1109/lcomm.2017.2767031
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Communications Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Guosheng;Wang Jun;Zhang Guoyong;Shao Qijia;Li Shaoqian
  • 通讯作者:
    Li Shaoqian
复杂多径信道下的OFDM抗干扰同步算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    信号处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    甘华强;王军;周鹏;李少谦
  • 通讯作者:
    李少谦

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

用于小动物磁感应热疗线圈的优化设计模拟
  • DOI:
    10.16289/j.cnki.1002-0837.2018.03.013
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    航天医学与医学工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王军;逯迈;刘曦
  • 通讯作者:
    刘曦
不同灸法对免疫抑制兔免疫球蛋白浓度的变化分析
  • DOI:
    10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.2016.12.003
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华全科医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李雷勇;吴爱花;田岳凤;王军
  • 通讯作者:
    王军
双性封印木孢子叶球在内蒙古乌达煤田下二叠统太原组凝灰岩层中的发现
  • DOI:
    10.19800/j.cnki.aps.2020.02.09
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    古生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万珊;王军
  • 通讯作者:
    王军
水平双向荷载耦合对饱和软黏土动力特性的影响
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2016.0584
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡秀青;张艳;符洪涛;陈琳;罗盼;聂勇;王军
  • 通讯作者:
    王军
偏应力比和应力主轴偏转角同时变化下饱和砂土变形特性研究
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2015.08.019
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙奇;董全杨;蔡袁强;王军;胡秀青
  • 通讯作者:
    胡秀青

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

王军的其他基金

空时样本受限的电磁频谱态势认知机理与方法研究
  • 批准号:
    62131005
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    308 万元
  • 项目类别:
    重点项目
高效宽谱无芯片红外成像技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
高效宽谱无芯片红外成像技术研究
  • 批准号:
    62175026
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
超低频与甚低频通信连续相位调制信号高效接收方法研究
  • 批准号:
    62071096
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    64 万元
  • 项目类别:
    面上项目
室温红外与太赫兹焦平面探测技术
  • 批准号:
    61922022
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
基于随机共振噪声增强检测的认知无线网络频谱感知理论与技术研究
  • 批准号:
    61071102
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
体修饰提高有机光源光抽取效率的研究
  • 批准号:
    61006036
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码