联合跳波束与干扰对齐的高通量卫星资源分配机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    61901230
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

High-throughput satellites have greatly increased capacity and reduced the cost and opens a new era of satellite communications. However, the dynamic changes of nodes and links in the system, the constraints of satellite resources and processing capacity, and the increasingly serious interference between multi-beam aggravate the contradiction between service transmission demand and transmission capacity. This project based on the idea of "beam hopping + interference alignment", designs the joint design of resource allocation, efficient utilization and non-orthogonal interference suppression, studies the service-driven beam hopping system and the time slicing mechanism of on-demand coverage, designs the on-demand resource allocation and beam-cluster configuration mechanism of satellite to avoids the fragmentation of resource utilization and the uneven busyness of beams; also explores the mechanism of efficient utilization of resources, which combines beam hopping and interference alignment to minimize the interference between beams and approach the link transmission limit from the perspective of multi-user information theory; and proposes an interference alignment precoding algorithm based on manifold optimization theory to make interference alignment strategy changes with the allocation of hopping beam resources in real time. Finally, it meets the requirements of flexible and mobile information services of high-throughput satellites, as well as high reliable and large-capacity transmission.
高通量卫星大幅提升了容量并降低了单位带宽成本,开启了卫星通信新纪元。然而卫星终端用户业务差异性大、类型和需求多样,时间和空间分布严重不均,波束之间的干扰日趋严重,加剧了业务传输需求与传输能力的矛盾。针对以上问题,本项目基于“跳波束+干扰对齐”的思想,将资源调配、高效利用和资源非正交的干扰抑制联合设计,研究业务驱动、随需覆盖的跳波束资源分配机制,提出面向资源全局调度的时间分片方法,设计分簇波束数目规划和分级组合的分簇构型流程,避免了资源利用的碎片化和波束的忙闲不均;研究跳波束和干扰对齐相得益彰的资源高效利用机制,提出最小化干扰子空间的干扰对齐机制,从多用户信息论的角度最大限度的降低波束间的干扰;研究基于流形优化理论的干扰对齐预编码算法,兼顾性能与低复杂度的要求,使得干扰对齐策略随跳波束资源分配实时变化。最终满足高通量卫星灵活机动的信息服务,以及高可靠、大容量传输的需求。

结项摘要

针对高通量GEO卫星系统,用户业务时空二维分布不均性、星地链路动态变化性、电磁环境的复杂性、波束间的同频干扰等问题,本项目的研究工作主要围绕跳波束技术的工作机制、资源分配与波束调度、干扰抑制与预编码设计、基于机器学习的智能跳波束方法等方面展开。主要包括:研究业务驱动的跳波束时间分片工作机制,建立跳波束时隙分配模型、并对波束跳变图案和跳波束工作流程进行设计;研究面向负载均衡的动态分簇与弹性波位设计,达到负载均衡和资源灵活利用的目标,并降低系统时延和波束管理的复杂度;研究跳波束系统的用户切换策略,从系统资源动态预留与调度的角度,解决跳波束系统中高速运动用户的无感切换问题;针对星地动态链路条件,研究面向时变雨衰的跳波束时隙分配方法,以获取更高的频谱效率和系统容量;针对密集波束之间的同频干扰,引入干扰对齐等预编码方法,并与跳波束进行联合设计,对干扰进行有效抑制;引入机器学习的人工智能方法,研究基于深度强化学习的跳波束方法,以实现复杂环境下的资源和波束的智能调度。通过对本项目的研究,切实提高跳波束系统的资源利用和系统性能,推动下一代高通量卫星的技术发展,促进我国卫星互联网工程的建设和实施。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Joint Precoding Schemes for Flexible Resource Allocation in High Throughput Satellite Systems Based on Beam Hopping
基于跳束的高吞吐量卫星系统灵活资源分配的联合预编码方案
  • DOI:
    10.23919/jcc.2021.09.005
  • 发表时间:
    2021-09-01
  • 期刊:
    CHINA COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhang, Chen;Zhao, Xudong;Zhang, Gengxin
  • 通讯作者:
    Zhang, Gengxin
基于联合优化的高通量卫星跳波束图案设计研究
  • DOI:
    10.14132/j.cnki.1673-5439.2021.03.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    南京邮电大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晨;彭明阳;张更新
  • 通讯作者:
    张更新
基于跳波束的新一代高通量卫星通信系统设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晨;张更新;王显煜
  • 通讯作者:
    王显煜
Flexible Robust Adaptive Beamforming Method With Null Widening
具有零值展宽的灵活鲁棒自适应波束形成方法
  • DOI:
    10.1109/jsen.2021.3060510
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Sensors Journal
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Liu Ziwei;Zhao Shanshan;Zhang Chen;Zhang Gengxin
  • 通讯作者:
    Zhang Gengxin

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其他文献

育成期补饲对放牧牛生长性能、体尺指标及血清抗氧化、生化指标的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1006-267x.2020.11.031
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    动物营养学报
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    --
  • 作者:
    陈浩;王纯洁;斯木吉德;张晨;曹家铭;武思同;徐萍;刘飞鸿;敖日格乐
  • 通讯作者:
    敖日格乐
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    2021
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    李碧春
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    2020
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  • 作者:
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    张丽红
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    过程工程学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张晨;杨诚;李明阳;高翔鹏;于先坤;童雄;龙红明
  • 通讯作者:
    龙红明

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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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