面向5G超低延迟和超高可靠性的置换群码与MFSK级联的已编码调制收发信机系统建模

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771212
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0105.移动通信
  • 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

In mission-critical machine-type communication (C-MTC) for typical application areas of 5G, the data transmission between machines puts forward strict requirements of ultra-high reliability and low-latency for radio access, which means that small amounts of data, 10-20 bytes, are communicated with latency as low as 1 ms and reliability of not higher than 10e-9 probability of failed packet delivery within the latency bound. Traditionally, wireless networks, for example, the state-of–the-art LTE network, have not been designed and engineered to achieve such low latency and high reliability simultaneously. For communication for automation of manufacturing cells, this project will investigate a new transceiver architecture which is characteristic with the low data rate, low-latency and ultra-high reliability. Its core technology is to combine the algebraic structural permutation group code (PGC) with multiple-dimension frequency shift keying (MFSK) so as to form a so-called time-frequency shift keying (TFSK) coded modulation system similar to fast frequency hopping (FFH) MFSK system. Its receiver adopts the simple correlation demodulating, the largest envelope detecting and threshold hard decision techniques which can effective decrease the complexity and latency without using pilot frequency, synchronization and channel estimation technique. TFSK system incorporates time diversity and frequency diversity simultaneously and makes full use of the advantage of permutation codes whose error-correcting capability is twice as many as that of the traditional error-correcting codes, so that it can reveal the strong robustness against multipath fading and unintentional multi-tone interferences.
在5G典型应用领域关键业务类型的机器型通信(C-MTC)系统中,机器间的数据传输承受超低延迟和超高可靠性的约束,即传输10-20比特的数据,要求在1毫秒的延迟约束下,误分组率达到10e-9。现有蜂窝移动通信技术及其长期演进计划很难满足这种通信要求。本项目针对工厂自动化的控制信号传输,提出一种低数据率、低延迟和高可靠性的新型收发信机体系结构。其核心技术是将代数结构的置换群码(PGC)与多维频移键控(MFSK)调制技术相结合,形成了类似于快跳频系统的时频移键控(TFSK)已编码调制系统。接收机使用简单的相关型解调、最大包络检测和阈值硬判决技术,不需要使用导频、同步和信道估计技术,有效地降低了收发信机的复杂度和延迟。TFSK系统同时引入了时间分集和频率分集,并有效地利用置换码具有纠错能力高出传统线性分组码一倍的优势,显示出对非蓄意多谐干扰和多径衰落同时存在的无线信道具有较强的健壮性。

结项摘要

本项目以5G的超高可靠低延迟通信URLLC应用为研究背景,试图将定义在正整数域中n个最小正整数集合上的对称群的子群——置换群码这一数学工具,引入到通信领域调制解调技术中,其目的是解决通信系统物理层低延迟通信算法的建模和性能分析等一系列理论和应用问题,涉及编码、调制、解调、检测和解码等算法的结构设计,以及编码调制和检测算法的性能分析,包括信道容量和在AWGN与瑞利衰落信道上的错误概率分析模型的建立。重要结果及其关键数据和科学意义总结如下:1)提出对称群中n!个置换矢量的代数枚举算法,这是抽象代数与计算机科学的有机结合,也是长期困扰数学家的对称群枚举方案的彻底突破,为置换群码的产生方法奠定了理论基础。2)提出当n为任意正整数时,(n, n(n-1), n-1)置换群码的产生方法,并对置换群码的数学结构特征进行了全面分析。3)提出基于置换群码的n维双域调制信号置换阵列星座图PAC框架,建立了PAC框架在AWGN和瑞利衰落信道上的码字错误概率分析模型,这些模型与仿真实验结果十分吻合。采用最大似然算法,PAC调制在AWGN信道上的最好性能优于BPSK调制2dB,在瑞利衰落信道上的最好性能接近AWGN信道的性能。4)提出了PAC框架的陪集编码器,可用移键控技术实现从k位二进制信息序列到n维置换码字的映射,编码器的执行时间为cn个时钟周期(c<n)。使用系统频率为1GHz以上的芯片,意味着系统周期在1纳秒之内。那么PAC编码器的执行时间大约为50~100纳秒。提出PAC解码器,当正确接收n维信号的两个码元时,解码器能够无损解码,恢复发射码字,解码器的执行时间大约在100~200纳秒。编解码器能够满足URLLC应用对低延迟算法的要求。5)首次建立时频分多址(TFDMA)概念,提出TFDMA随机自组网络,其优势是网络的每秒用户接入数达到6528个,可以支持5G的大规模机器型通信(mMTC)应用。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(6)
The Construction of Permutation Group Codes for Communication Systems: Prime or Prime Power?
通信系统置换群码的构造:素数还是素幂?
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2985119
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Peng Li;Chen Sijia;Guo Shuxia
  • 通讯作者:
    Guo Shuxia
The Generation of (n, n(n-1), n-1) Permutation Group Codes for Communication Systems
通信系统(n,n(n-1),n-1)置换群码的生成
  • DOI:
    10.1109/tcomm.2019.2902149
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Communications
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Peng Li
  • 通讯作者:
    Peng Li

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其他文献

适配子靶向治疗药物的研究进展
  • DOI:
    10.16571/j.cnki.1008-8199.2018.06.017
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    医学研究生学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    梁志满;彭立;陈悦;张兴梅
  • 通讯作者:
    张兴梅
城镇化视角下长江经济带城市生态环境健康评价
  • DOI:
    10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2015.12.021
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    湖南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王旭熙;彭立;苏春江;马宇翔;徐定德
  • 通讯作者:
    徐定德
利用斐波那契数列构造QC-LDPC码的方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)(EI收录:084811749716)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    詹伟;朱光喜;彭立
  • 通讯作者:
    彭立
AS易损斑块研究现状与四妙勇安汤疗效探讨
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国中西医结合杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张军平
针对IRA-LDPC码类的半随机半代数结构设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭立;张琦;王勃;陈涛
  • 通讯作者:
    陈涛

其他文献

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彭立的其他基金

非相干MIMO通信系统编码调制关键技术研究
  • 批准号:
    61071069
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高性能低复杂度LDPC码代数结构的算法研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
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  • 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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