面向双向多天线中继网络的联合节点设计理论及关键技术

基本信息
批准号:61372067
项目类别:面上项目
资助金额:78.00
负责人:宫丰奎
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王勇,高洋,张南,侯俊,张沉思,孟文娟,朱斌,方振发,殷实
关键词:
双向中继通信分布式空时块码协作调制智能交通系统协作压缩感知
结项摘要

Novel signal processing technologies are developed to meet the scenario requirement of the intelligent transport communication system in future, i.e., based on the traditional multi-dimentional signal processing methods, this project will focus on the two-way multi-relaying networks with multiple antennas and combine the relay nodes and source nodes to investigate the following four aspects. Firstly, we will design the distributed concatenated recursive space-time block codes for the two-way relaying networks and prove their optimization by theoretical analysis; Secondly, the new cooperative modulation scheme will be investigated and the corresponding theoretical performance expressions will be derived and verified; Thirdly, the mathematical channel models for the device-to-device (D2D) channels or mobile-to-mobile (M2M) channels will be developed and the impact of channel estimation error on the proposed schemes will be also explored; Finally, pilot design based on the cooperative compression sensing technology will be investigated and the realization standard for test and verification of the proposed algorithms need to be developed. One novelty of our project is the proposed distributed concatenated recursive space-time block codes, which lead to the equivalent received channels be productive by using some signal processing strategies, such as the low-complexity compress-and-forward protocol, and can achieve full diversity by utilizing node combination; Another novelty of this project is to use the node-combination-based cooperative modulation scheme to improve the coding gain. The proposed cooperative modulation scheme utilizes the recently-developed uniquely factorable constellation pair (UFCP) and can be equivalented with a signal constellation based network coding structure. By achieving technological breakthroughs for the node-combination design and completing the verification under the multi-antenna inter-vechicular channels, this project will be helpful to the development of physical layer technologies in many research areas, such as the intelligent transport systems in future, the next-generation wideband wireless communications etc. In conclusion, the research on node-combination technologies is of great practical value and has important theorey significance.

研究新颖的信号处理技术以满足未来智能交通通信系统的场景需求,即立足于传统多维信号处理方法,围绕双向多天线中继网络,应用中继及源节点联合信号设计理论,重点研究节点配置多天线时,适合双向通信的分布式循环重叠空时码方案设计及最优性证明、协作调制方案设计与性能分析、设备间直接通信信道/双移动信道建模及估计误差的影响分析、协作压缩感知导频设计与测试标准开发等四方面内容。课题创新点一方面在于研究联合节点的分布式循环重叠空时码设计以达到全分集增益,通过低复杂度的压缩重传等策略构造等效的重叠乘积信道形式;另一方面在于应用"唯一分解对"的联合节点的协作调制方案提高编码增益,可等效为基于接收信号星座的新型网络编码结构。通过在联合节点设计方面取得技术突破,并在多天线机车间信道中进行验证,课题有助于促进未来智能交通通信系统、下一代宽带无线通信网等领域的物理层技术发展,具有较高的研究价值和实际意义。

项目摘要

本项目面向未来智能交通通信系统的需求,结合传统多维信号处理方法、多中继协作传输思路、多节点分布式联合信号设计理论,开展了最优协作传输分布式空时码设计及理论分析、新颖的中继协作传输协议设计与性能分析、双移动/设备间信道建模及协作传输性能分析以及实验车载收发系统设计和软硬件平台开发等方面的研究。第一,在分布式空时码设计方面,提出了分集度最优的分布式Alamouti循环重叠空时码方案,研究了多天线中继网络中通用分布式空时码传输方案及性能分析,并且拓展研究了多用户多向分布式空时码方案设计,理论上给出了多向传输的性能极限;第二,在新颖的中继协作传输协议设计方面,提出了基于“唯一可分解星座对”理论的旋转转发协议和融合转发协议,并结合中继-天线选以及用户角色选择的策略极大提升网络吞吐速率,同时可获取高的分集增益;第三,在信道建模和相应信道假设下的协作传输性能分析方面,提出了基于3D几何模型的随机信道建模,深入研究了放大转发中继协作传输的中断性能分析、以及统计CSI条件下双向传输网络中的能效谱效优化问题等;第四,在实验车载收发系统设计和软硬件测试平台搭建方面,研究了基于多载波OFDM系统的中继协作传输策略、载波分配方案、抑制峰均比算法以及接收机设计等,并搭建完成了一套针对中继协作传输的通信基带FPGA硬件平台,包括基于FPGA信号处理板卡和AD9361射频板卡的机箱设计,支持2x2、4x4 MIMO的基带链路级收发样机,搭建完成了一套通用的信道传输损失性能测试仪,支持多种调制方式、信道编译码模式。此外,课题进行了拓展研究,结合5G通信中大规模天线技术的发展,将研究进一步扩展到协作传输节点配置大规模天线阵列场景,研究该场景中用户的接入问题、非相干传输方案、以及物理层安全传输策略等。课题瞄准未来智能交通通信系统、结合下一代无线宽带物理层技术的发展需求,课题研究成果将在未来通信基带物理层算法研究、方案验证以及原型机研制方面均具有较高的科研价值和实际意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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