基于多载波差分混沌调制的稳健水声通信关键技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61871337
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0107.海上和水下通信
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Underwater acoustic communication is a main method for underwater information transmission. It is a frontier research field of ocean technology and information technology. Due to severe environment of underwater acoustic channels, there are many challenges to develop low complexity and robust underwater acoustic communication systems. Based on the previous systemic architecture of the multi-carrier differential-chaos-shift-keying (DCSK) scheme, 1) we will design multi-carrier DCSK system with index modulation and M-ary modulation to upgrade the transmission efficiency of multi-carrier DCSK. 2) Through analyzing performance of the systems, we will clarify the principle that the systems how to gain multipath diversity and Doppler diversity, and optimize the system performance. 3) In order to ensure high reliable information transmission of the proposed systems, we will design LDPC/Turbo coded-modulation chaotic systems and study the algorithms to decrease impulse noise interference. The proposed systems arrange the reference and data-bearing chaotic chips into the same time and frequency unit, so the proposed systems can obtain time and frequency diversity over doubly selective underwater acoustic channel. Thus, the proposed systems not only have robust performance over underwater acoustic channel but also have low complexity transceiver. It is an efficiency technique for low-cost robust underwater acoustic communications. To carry out the related system design and theoretical study has important application value and scientific significance.
水声通信是水下信息传输的主要方式,是海洋技术与信息技术交叉的前沿研究领域。由于水声传播环境的复杂性,使得研制性能稳健、复杂度低的水声通信系统仍然面临许多挑战。本项目基于前期设计的多载波与差分混沌调制相结合的系统架构,1) 研究融合下标调制和多元调制的多载波差分混沌通信系统,以改善传输效率;2) 理论分析系统性能,阐明系统获取多径分集与多普勒分集的原理机制,进而优化其系统性能;3) 研究基于LDPC/Turbo码的编码混沌调制技术,以及脉冲噪声降低算法,以保障水声带限信道下信息传输的可靠性。所提的系统架构将混沌扩频后的参考码片和信息承载码片放到相同的时频单元中传输,能够同时获得水声时频双选择性信道的时频分集,其不仅继承了差分混沌调制复杂度低的特点,还具有性能稳健的优点,是解决低成本、稳健水声信息传输的有效技术。开展相关的系统设计与理论研究具有重要的应用价值与科学意义。

结项摘要

本项目针对复杂水声信道环境,以稳健水声通信系统为研究目标。基于混沌多载波的系统架构,通过深入研究,解决了一系列混沌扩频水声通信的关键问题。(1)基于参考信号与信息承载信号重叠传输的思想,提出了采用正交码复用的多载波差分混沌通信系统架构,由于参考信号与信息承载信号在相同的时频资源上传输,使得该多载波系统具备良好的抗水声时变的性能,此外,该多载波系统采用了OFDM的结构,使其抗符号间干扰的能力得到增强。(2)基于该多载波架构,通过对码、时、频资源的激活模式的研究,提出了一系列索引调制方法,这些索引调制方法能够带来以下好处:增强比特能量效率,提升系统误码性能;合理选取激活参数,可有效提升系统的传输效率;降低多载波系统的峰均功率比。(3)利用差分混沌通信系统中参考信号与信息承载信号之间存在的冗余,设计了多种有效降低接收机噪声的方法,通过定量分析系统的误码性能,阐明了系统关键参数与系统性能的关系。最后通过大量的仿真与水声通信实验,验证了项目设计的系统在复杂水声信道环境下的适应性和稳健性。通过该项目的资助,发表期刊论文26篇,会议论文6篇,国家发明专利6项。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(6)
Joint Energy and Correlation Detection Assisted Non-Coherent OFDM-DCSK System for Underwater Acoustic Communications
用于水声通信的联合能量和相关检测辅助非相干 OFDM-DCSK 系统
  • DOI:
    10.1109/tcomm.2022.3169227
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Communications
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Xiangming Cai;Weikai Xu;Lin Wang;Georges Kaddoum
  • 通讯作者:
    Georges Kaddoum
A Polarization MDCSK Modulation Without PDL Over Multipath Rayleigh Fading Channels
多径瑞利衰落信道上无PDL的偏振MDCSK调制
  • DOI:
    10.1109/tvt.2020.2987524
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Meiyuan Miao;Lin Wang;Yue Rong;Weikai Xu
  • 通讯作者:
    Weikai Xu
Joint Carrier-Code Index Modulation Aided M-Ary Differential Chaos Shift Keying System
联合载波码索引调制辅助多进制差分混沌移位键控系统
  • DOI:
    10.1109/tvt.2020.3041927
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Cai Xiangming;Xu Weikai;Lau Francis C. M.;Wang Lin
  • 通讯作者:
    Wang Lin
矢量多载波多元差分混沌移位键控在水声信道下的性能研究
  • DOI:
    10.3979/j.issn.1673-825x.2020.05.004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    重庆邮电大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐位凯;王德清;王琳
  • 通讯作者:
    王琳
A Multilevel Code Shifted Differential Chaos Shift Keying System with M-ary Modulation
多级调制的多级码移差分混沌移键控系统
  • DOI:
    10.1109/tcsii.2018.2886377
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiangming Cai;Weikai Xu;Rongfang Zhang;Lin Wang
  • 通讯作者:
    Lin Wang

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其他文献

Design and Analysis of a DCSK-ARQ/CARQ System Over Multipath Fading Channels
多径衰落信道上DCSK-ARQ/CARQ系统的设计与分析
  • DOI:
    10.1109/tec.2017.2750804
  • 发表时间:
    2024-09-13
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Energy Conversion
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    许晶;方毅;徐位凯;王琳;陈关荣;陈平平
  • 通讯作者:
    陈平平
FM-DCSK UWB技术在无线体域网中的性能分析
  • DOI:
    10.3979/j.issn.1673-825x.2013.02.023
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    重庆邮电大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔龙;陈平平;徐位凯;陈志雄
  • 通讯作者:
    陈志雄
非平稳信道下的鲁棒数据链优化设计综述——带限环境下的混沌传输系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电子与信息学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苗美媛;宋丹;徐位凯;湛佳;王琳
  • 通讯作者:
    王琳
一种改进的Reed-Muller码递归构造方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    重庆邮电大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐位凯;陈启望;王琳;张肇健
  • 通讯作者:
    张肇健
CS-DCSK在Nakagami-m衰落信道下的性能分析
  • DOI:
    10.5539/ijps.v7n3p58
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    重庆邮电大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈志贵;徐位凯
  • 通讯作者:
    徐位凯

其他文献

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徐位凯的其他基金

基于差分混沌移位键控的超宽带关键技术研究
  • 批准号:
    61001073
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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