水下高速无线光通信系统的若干关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771499
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0109.光通信
  • 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

The family of underwater optical wireless communication (UOWC) technologies is one of the key enablers for supporting information detection, collection and transmission of ocean resources. It overcomes the restrictions imposed by optical fiber communication regarding underwater activities of communication equipment, as well as the disadvantages of traditional underwater acoustic communication technologies, such as limited bandwidth, low transmission rate, long latency, etc. Since UOWC systems can support dynamic and high-speed communications between underwater devices, they are therefore of vital and practical significance for implementing various applications, for example detection of ocean resources and environmental pollutions, measurements on undersea volcanic activities and earthquakes, marine navigations, defense and military activities, and so on. UOWC is one of the major technologies for implementing the national strategy of South China Sea. Currently, the development of UOWC techniques is still at the preliminary stage, and the achievable capacity and reliability of information transmissions in UOWC systems are still far less than those of terrestrial radio systems. In line with the development of the comprehensive platform project of the scientific research ship "Zhong Shan No. 1", which has been proposed and to be built by Sun Yat-sen University, as well as benefitting from the distinct advantages of coastal locations of the Guangdong Province and the Guangzhou City, in this research project we aim to initiate in-depth theoretical research on selected important aspects of UOWC systems. More specifically, the scope of the project includes research on modulation and coding schemes, channel estimation and signal detection, peak-to-average power ratio reduction, as well as the implementation of a testing and performance evaluation prototype for UOWC systems, with the objective of trying to achieve fundamental breakthroughs and mastery of these key technologies.
水下无线光通信技术是支持对海洋资源的信息探测、采集与传输的关键技术之一,它克服了水下有缆通信对通信实体活动范围的限制,以及传统水声通信技术存在的带宽小、传输速率低、时延大等缺点,可支持水下设备节点之间的动态、高速通信。掌握水下无线光通信的核心技术,在实现海洋资源探测、环境污染监测、海底火山与地震测量、航海安全、国防军事应用等方面有着重要的现实意义,是实施国家“南海战略”的关键技术支撑之一。目前水下无线光通信技术仍处于初期发展阶段,水下设备的信息传输仍远达不到陆地无线通信系统的高容量与高可靠性。本项目依托中山大学筹建的“中山一号”大型综合科考船项目平台,充分利用广东省、广州市本地的沿海地域优势和学校大平台的实验条件,深入研究水下无线光通信系统的调制编码、信道估计与信息检测、峰均比抑制等关键理论与技术问题,并搭建水下光通信系统原型的测试与验证平台,力求突破并掌握该领域的若干关键技术。

结项摘要

水下无线光通信技术是支持对海洋资源的信息探测、采集与传输的关键技术之一,它克服了水下有缆通信对通信实体活动范围的限制,以及传统水声通信技术存在的带宽小、传输速率低、时延大等缺点,可支持水下设备节点之间的动态、高速通信。掌握水下无线光通信的核心技术,在实现海洋资源探测、环境污染监测、海底火山与地震测量、航海安全、国防军事应用等方面有着重要的现实意义,是实施国家“南海战略”的关键技术支撑之一。目前水下无线光通信技术仍处于初期发展阶段,水下设备的信息传输仍远达不到陆地无线通信系统的高容量与高可靠性。本项目在水下无线光通信系统的信道容量分析与编码技术研究、水下光信道估计与信号检测技术研究、水下无线光通信系统的功率峰均比降低技术研究、水下无线光通信系统原型研究及性能验证等方面开展了工作,取得了较好的成果,包括:提出了基于分组马尔科夫叠加编码、LDPC码、RS码的多种新型信道编解码方案,以及将编码与不同调制方式有机结合的创新混合方案,有效提升了系统的可靠性;提出了一系列的水下光信道估计与信号检测方案,对实际水下场景的多种非理想因素进行了匹配的设计,有效拓展了水下无线光通信系统的实际应用范畴;提出了针对OFDM系统的多种功率峰均比抑制方案,在降低或维持误码率水平的情况下实现了对PAPR的有效削减,这为水下设备节省宝贵的资源和成本提供了重要的设计参考;搭建了水下无线光通信系统原型,对部分自研算法进行了测试,通过实验验证了算法在真实水下信道环境中应用的可行性和性能的优越性。本项目的理论研究成果将有助于推动本领域的源头创新和知识积累,相关发明专利和系统原型将有望在未来通过成果转化实现产学研用结合的目标,助力我国电子信息产业的技术升级,提升我国在该领域的国际竞争力。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(12)
专利数量(13)
Spatial-Modulated Physical-Layer Network Coding Based on Block Markov Superposition Transmission for Maritime Relay Communications
海上中继通信中基于块马尔可夫叠加传输的空间调制物理层网络编码
  • DOI:
    10.23919/jcc.2020.03.003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    China Communications
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Shi Yao;Zheng Liming;Lin Wenchao;Ma Xiao
  • 通讯作者:
    Ma Xiao
分组马尔可夫叠加传输在非高斯脉冲信道上的性能研究
  • DOI:
    10.11959/j.issn.1000−436x.2019046
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马啸;吉眉颖;陈声晓
  • 通讯作者:
    陈声晓
Dual-Mode LED Aided Visible Light Positioning System Under Multi-Path Propagation: Design and Demonstration
多路径传播下的双模 LED 辅助可见光定位系统:设计与演示
  • DOI:
    10.1109/twc.2021.3071469
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Wireless Communications
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Zhengpeng Li;Guodong Qiu;Lei Zhao;Ming Jiang
  • 通讯作者:
    Ming Jiang
Enhanced Adaptive Polar-Linear Interpolation Aided Channel Estimation
增强型自适应极线性插值辅助信道估计
  • DOI:
    10.1109/lwc.2018.2883735
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Wireless Communications Letters
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Chen Xianyu;Jiang Ming
  • 通讯作者:
    Jiang Ming
Joint Blind Channel Estimation, Channel Equalization, and Data Detection for Underwater Visible Light Communication Systems
水下可见光通信系统的联合盲信道估计、信道均衡和数据检测
  • DOI:
    10.1109/lwc.2021.3111075
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Wireless Communications Letters
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Junyu Chen;Ming Jiang
  • 通讯作者:
    Ming Jiang

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其他文献

高分子科学的近代论题
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    江明;府寿宽
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无线传感器网络中DV-Hop定位算法的改进
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  • 作者:
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一类广义系统的开闭环PID型迭代学习控制
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    JIANG Ming(Anhui Key Lab
分子印迹聚合物传感器研究
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    江明

其他文献

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AI技术路线图

江明的其他基金

基于多域信息及非理想条件的宽带水下无线光通信系统传输技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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]
      
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