面向工业物联网中关键任务无线通信的低时延大规模天线技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901245
  • 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:
    F0105.移动通信
  • 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

To meet the practical demand of ultra-reliable low-latency communications (URLLC) for wireless industrial Internet of things (IIoT), we propose an uplink multiuser massive multiple-input multiple-output (MIMO) design with non-coherent receivers, where the signal design for the multiuser joint space-time modulation and the corresponding error performance analysis are investigated. On the one hand, by fully taking advantage of the spatial diversity of the massive antenna array, the reliability of the overall system can be drastically improved in fading channels. On the other hand, by introducing non-coherent receivers at the physical layer, the delay caused by the estimation of instantaneous channel can be avoided; In the meanwhile, by developing a new unique factorization theory, the end nodes are allowed to transmit in a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme with finite-alphabet input signals, and hence the multiple access delay can be reduced. Only through the comprehensive design of these two aspects, we can meet the stringent requirements of industrial wireless on both high reliability and low latency. The main innovations lie in the application of the unique factorization theory of signals and the various asymptotic performance analyses and optimization for the considered non-coherent massive MIMO systems. This project will provide useful theoretical support for the steady development of industrial wireless and will also have a positive impact on the future implementation of Industry 4.0.
针对无线工业物联网对超高可靠、超低时延通信的实际需求,拟提出一种采用非相干接收机的多用户上行超大规模天线技术,研究其中多用户联合空时调制下的信号设计以及对应的错误性能分析。一方面,通过充分利用超大规模天线阵列的空间分集,提高系统面对衰落信道的可靠性。另一方面,在物理层通过非相干接收技术,避免估计瞬时信道带来的时延;在链路层通过发展一套完整的信号唯一分解理论,来解决采用有限字符输入信号的非正交多址接入问题,降低多接入时延。最终,通过这两个方面的综合设计,来同时满足工业无线对高可靠、低时延的性能要求。本项目的主要创新点在于信号唯一分解理论的运用和非相干超大规模天线系统的多种渐进性能分析与优化。本项目将为工业无线的持续发展提供有益的理论支持,并将对实现工业4.0的愿景产生积极的推动作用。

结项摘要

工业物联网(IIoT)对高灵活接入技术的实际需要推动了高可靠、低时延无线通信(URLLC)技术的快速发展。大规模多输入多输出(MIMO)系统被认为是实现URLLC的一种关键使能技术。然而,由于大规模MIMO的方案设计和性能在很大程度上取决于信道状态信息(CSI)的可用性,而大量CSI的估计必然导致额外的无线资源开销和延迟。针对这一问题,课题组主要研究了不需要CSI或导频序列的调制/解调传输方案,即基于能量调制和采用差分调制的方法。具体而言,主要进行了两种技术方案的研究:1)采用非相干能量调制/检测的低时延上行超大规模天线技术;2)采用非相干差分调制/检测的低时延上行超大规模天线技术。针对两种方案对应的发送信号联合设计、低复杂度接收机的实现方法、衰落信道下错误性能的分析与多用户联合发送功率优化等进行了深入研究,均取得显著的性能提升,为以后的实际无线通信系统提供了理论指导和技术保障。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
8-QAM Division for Uplink Massive SIMO Systems
用于上行链路大规模 SIMO 系统的 8-QAM 划分
  • DOI:
    10.1109/lwc.2020.3020122
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    IEEE Wireless Communication Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gangtao Han;Zheng Dong;Jian-Kang Zhang;Xiaomin Mu
  • 通讯作者:
    Xiaomin Mu
Robust Beamforming Design for RIS-Aided NOMA Secure Networks With Transceiver Hardware Impairments
针对收发器硬件损伤的 RIS 辅助 NOMA 安全网络的鲁棒波束成形设计
  • DOI:
    10.1109/tcomm.2023.3251345
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Qian Zhang;Ju Liu;Zhichao Gao;Ziyu Li;Zhiying Peng;Zheng Dong;Hongji Xu
  • 通讯作者:
    Hongji Xu
Constellation Design for Noncoherent Massive SIMO Systems in URLLC Applications
URLLC 应用中非相干大规模 SIMO 系统的星座设计
  • DOI:
    10.1109/tcomm.2021.3073784
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Communications
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Shuangzhi Li;Zheng Dong;He Chen;Xin Guo
  • 通讯作者:
    Xin Guo
On the performance of full-duplex non-orthonogal multiple access with energy harvesting over Nakagami-m fading channels
Nakagami-m 衰落信道上能量收集的全双工非正交多址接入的性能
  • DOI:
    10.3772/j.issn.1006-6748.2021.04.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    HIGH TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Weidong Guo;Zheng Dong
  • 通讯作者:
    Zheng Dong
Constellation Design for Energy-Based Noncoherent Massive SIMO Systems Over Correlated Channels
相关信道上基于能量的非相干大规模 SIMO 系统的星座设计
  • DOI:
    10.1109/lwc.2022.3196024
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    IEEE Wireless Communications Letters
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Wentong Han;Zheng Dong;He Chen;Xiangchuan Gao
  • 通讯作者:
    Xiangchuan Gao

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其他文献

多源多中继协作网络上行联合波束成形
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    数据采集与处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘琚;王超;许宏吉;董郑;Julian Cheng
  • 通讯作者:
    Julian Cheng
矿井槽波地震数据极化特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯磊;周明奂;董郑;余为维
  • 通讯作者:
    余为维

其他文献

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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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