多中继传输模型下的混沌空间调制超宽带通信系统关键技术研究

Patient-centered wireless body area network (WBAN) plays a key role in applications of mobile health. Combined with the IEEE 802.15.6 international standard, according to the real-time applications demand for high quality medical information transmission, it has become a core problem in medical WBAN physical layer transmission structure how to achieve low power design about WBAN wireless medical equipment with multiple relay nodes. Under in-body and out-body channels,1)we will accomplish the signal design of chaotic spatial modulation ultra-wide band (CSM-UWB)transmission system and performance analysis, determine the channel capacity based on the transmission system and optimize key parameter of the system;2)according to the property of multiple relay transmission models, with the help of finite multiple dimensional joint EXIT algorithm and convex optimization method, we will search for optimization of multiple layer joint coding and power allocation under CSM-UWB signal design to ensure the low power consumption and high reliability transmission; 3)combined with the soft demodulation of CSM-UWB and the joint decoding algorithm, we will propose multi-iterative decoding structure (iterative receiver based on joint source channel decoding, IR-JSCD). With the help of optimized joint decoding algorithm and multiple relay source information, the performance of that receiver will be further improved.

以“患者”为中心的无线体域网（WBAN）在移动医疗应用中起着关键作用，结合IEEE 802.15.6国际标准，针对该平台高质量医学信息传输的实时应用需求，如何实现多中继节点的WBAN无线医疗设备的低功耗设计已成为医用WBAN物理层传输架构的核心问题。面向体内体外信道，1）完成混沌空间调制超宽带（CSM-UWB）传输系统的信号设计及性能分析，确定该传输系统的信道容量及优化系统关键参数；2）根据多中继传输模型的特点，借助有限长的多维度联合EXIT算法和凸优化方法，寻求CSM-UWB信号下的多层联合编码优化和功率分配方案，以保证低功耗和高可靠性地传输医学信息；3）提出结合CSM-UWB软解调与联合译码算法的多重迭代译码架构（IR-JSCD），借助改进的联合译码算法和多中继信源信息进一步优化该接收机性能。

无线体域网（WBAN）在移动医疗应用中起着关键作用，针对该场景对传输高质量信息的应用需求，如何设计低功耗、低成本的医用WBAN物理层传输系统已经成为WBAN应用的核心问题。调制和编码是物理层的核心技术，针对两者，本项目分别从混沌调制技术以及联合信源信道编码（JSCC）技术两个方面进行优化设计，并应用到WBAN场景中。. 本项目的主要研究成果主要包括如下：1）针对标准和非标准信道下，从经典差分混沌调制（DCSK）系统优化、多载波DCSK系统方面和码复用DCSK系统等角度进行信号设计与分析；2）从信道编码、网格编码调制、比特交织编码调制等方面将编码调制理论应用到多元DCSK系统；3）针对标准和非标准编码信道，提出了一整套JSCC系统编译码优化理论；4）针对WBAN信道，搭建了JSCC-DCSK数据链路，并形成一整套的优化理论。在该项目支持下，一共发表相关IEEE期刊论文20篇，中文EI期刊论文3篇，授权3项发明专利。. 本项目完成了针对标准和非标准编码信道下的信号设计与数字信号处理优化处理方案，以适应复杂传输环境对通信的苛刻要求，该项目所提出的一整套方法论和具体方案适用于宽带和窄带的下一代大规模机器通信万物互联场景，为实现机器与机器通信奠定了重要的理论基础。