近日,我院教师在人工智能领域国际权威学术期刊IEEE Transactions on Wireless Communications(IF=10.7)和IEEE Transactions on Cybernetics(IF=10.5)连续发表3篇、题分别为“Distance Maximization Constraints “LoBee: Bidirectional Communication between LoRa and ZigBee based on Physical-Layer CTC(DOI:10.1109/TWC.2025.3556552)”、“Cracking the Code: LoRa Physical-Layer Insights and Signal Recovery under Cross-Technology Interference(DOI:10.1109/TWC.2025.3574576)和“Robust Multiple Flat Projections Clustering with Truncated Distance Maximization Constraints” DOI:10.1109/TCYB.2025.3553033)的研究论文。我院为该成果的第一完成单位,博士生杨杰和高德民副教授分别为该论文的第一作者。
研究成果《LoBee: Bidirectional Communication between LoRa and ZigBee based on Physical-Layer CTC》提出了LoBee,一种基于物理层跨技术通信(CTC)的创新框架,实现了LoRa与ZigBee之间的双向通信。面对两者在调制方式、数据率、传输距离等物理特性上的巨大差异,LoBee设计了特定信号处理与调制解调机制,使ZigBee设备可通过RSS(接收信号强度)检测识别LoRa的chirp信号,同时通过构造特定ZigBee调制波形,使LoRa设备可解调ZigBee信号。
研究成果《Cracking the Code: LoRa Physical-Layer Insights and Signal Recovery under Cross-Technology Interference》主要聚焦于LoRa在2.4 GHz频段下的物理层信号恢复问题,尤其是在存在跨技术干扰(Cross-Technology Interference, CTI)的场景中。作者首先对LoRa物理层的调制与解调机制进行了系统建模和深入解析,并在GNU Radio平台上实现了完整的LoRa物理层系统。论文提出了一种名为LoRaSR的新型信号恢复方法,旨在在ZigBee等异构技术干扰下实现LoRa信号的准确恢复。其核心机制包括频谱合并技术,用于在解调阶段保持叠加信号峰值的相位一致性,从而减小谱泄漏;同时引入波形重建机制,通过恢复被干扰部分的LoRa调制波形,实现数据的可靠还原。
研究成果《Robust Multiple Flat Projections Clustering with Truncated Distance Maximization Constraints》提出了一种鲁棒多平面投影聚类(RMFPC)方法。该方法提出了一种截断距离最大化约束(TDMC)通用形式,并将其引入特征提取模型,进而有效减少类别边界噪声对聚类可分性的负面影响。最后,设计了一种非贪婪优化策略,对目标问题进行优化,并结合聚类中心优化机制,以准确估计各聚类中心的分布。在林冠叶面积指数估算等实际应用中的实验验证结果表明,所提出的RMFPC在计算复杂度、聚类准确度以及归一化互信息关键性能指标上显著优于现有方法。该研究所提出的TDMC具有通用性,可以应用于分类和特征提取任务,为鲁棒算法设计提供了思路。