SSM视角下δ形传输拥塞的物理层解决:以UHF_RFID为例

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61762093
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0207.计算机网络
  • 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

Effective machine-type communication (MTC) is one of the key technologies for internet of things (IoT). The typical application of MTC is a delay tolerant network (DTN) connected with a large number of devices simultaneously. Usually, the connection is performed via random access methods on a media access control (MAC) layer. However, the mechanism of the random access will be to wait or retransmit if collisions happen, and thus its bottleneck is difficult to solve the δ-shape transmission congestion caused by sudden communication. This proposal will introduce a state space model (SSM) and take a ultra-high frequency radio frequency identification (UHF_RFID) system as a study case to directly recover the collision on a physical (PHY) layer. This will reduce the network congestion during the sudden communication. First, we will establish a state and a measurement equation to correctly express time-varying collision signals, add a constraint to make the equations determined and estimate the collision signal attenuation coefficient and the number of the collision tags. Second, we will separate the collision signals via sequential state estimation and leverage its differential and adaptive form to change space complexity into time complexity. Finally, we will decode the separated signals to obtain the collision tags’ IDs based on hidden Markov model (HMM). Compared with traditional PHY-layer methods, the study in this proposal is expected to circumvent the problem of frequency drift, underdetermined solution and high computation complexity to obtain a higher collision recovery efficiency. The study results in this proposal will provide a new idea to reduce the congestion of network accessed by excessive devices and a reference to the improvement of the random access for IoT.
实现有效的机型通信(MTC)是物联网(IoT)的关键技术之一,MTC典型应用是容迟网(DTN)与大批设备同时连接,该连接通常采用媒体接入控制层的随机多址实现,但其机制为冲突后重发或等待,瓶颈是难以解决突发或定期通信造成的δ形传输拥塞。本项目拟引入状态空间模型(SSM),以超高频射频识别(UHF_RFID)为例,在物理层直接恢复冲突以减少网络拥塞。首先构建状态和观测方程表达冲突信号时变特征,并加上约束条件减少方程欠定性,同时估计衰减系数和标签数等参数;再次采用逐次状态估计分离冲突信号,并利用其差分和自适应形式将空间复杂度转化为时间复杂度;最后以隐马尔科夫链为基础,对分离信号解码以获得标签ID。与传统物理层方法相比,拟研究内容可望解决频率漂移、欠定求解和高计算复杂度等问题以得到较高的冲突恢复效率,拟研究成果将提供一种新思路去减少接入过多时的网络拥塞,为完善随机多址面向IoT的应用提供借鉴意义。

结项摘要

本项目的研究主要围绕SSM模型在各信息系统的应用所展开,包括SSM模型在UHF_RFID通信系统的应用,及SSM模型在其他传感器通信系统的应用,如轨枕定位通信系统、工业噪声干扰下的语音通信系统,其目标均是提高系统的通信效率,减少干扰,增强通信的可靠性。另外,本项目所完成的研究内容还包括将SSM模型应用于脑认知及脑神经信号建模中,如神经元脉冲信号、功能核磁共振图像信号的处理,解决了神经解码、神经元分类和信号建模等问题。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
A peak detection algorithm adopting magnetic sensor signal for rail spike location in tamping machine
采用磁传感器信号进行捣固机道钉定位的峰值检测算法
  • DOI:
    10.1177/1687814019891570
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Advances in Mechanical Engineering
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Meng Gao;Haifeng Wu;Yong Shen;Xia Wang;Yu Zeng
  • 通讯作者:
    Yu Zeng
低复杂度的fMRI脑激活区定位的盲分离算法
  • DOI:
    10.11996/jg.j.2095-302x.2020060947
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    图学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈安莹;吴海锋;李栋
  • 通讯作者:
    李栋
迁移学习特征提取的rs-fMRI早期轻度认知障碍分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    智能系统学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔伶旭;吴海锋;曾玉;陆小玲;罗金玲
  • 通讯作者:
    罗金玲
Collision Resolution with FM0 signal separation for short-range random multi-access wireless network
通过 FM0 信号分离解决短距离随机多址无线网络的冲突
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Signal and Information Processing over Networks
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Haifeng Wu;Xiaogang Wu
  • 通讯作者:
    Xiaogang Wu
捣固车磁力信号峰值降噪整形检测方法研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1004-1699.2020.04.011
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    传感技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高萌;吴海锋;沈勇;王霞;曾玉
  • 通讯作者:
    曾玉

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其他文献

捕获效应下RFID标签的CATPE防冲突协议
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨茜;吴海锋;曾玉
  • 通讯作者:
    曾玉
RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴海锋;曾玉;WU Hai-Feng1 ZENG Yu1 1.School of Electrical;I
  • 通讯作者:
    I
稠密RFID标签环境下捕获感知贝叶斯标签估计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王阳;吴海锋;曾玉
  • 通讯作者:
    曾玉
基于斐波那契树优化算法的切削参数多方案优化方法
  • DOI:
    10.13195/j.kzyjc.2017.0507
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王霞;吕丹桔;董易;王耀民;李鹏;吴海锋;施心陵
  • 通讯作者:
    施心陵
捕获效应下RFID标签的ABTS防冲突协议
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴海锋;曾玉;凌永发
  • 通讯作者:
    凌永发

其他文献

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吴海锋的其他基金

云南地区RFID物流供应链的仿生定位感知MAC协议研究
  • 批准号:
    61262091
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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