INCHNET lavora per progettare e convalidare nuovi schemi di trasmissione PHY, con particolare attenzione alla codifica per le comunicazioni a pacchetti brevi, alle comunicazioni ultra-affidabili e a bassa latenza, alle comunicazioni di tipo massivo, alle comunicazioni multiutente e all’interazione tra i livelli PHY e MAC. Il progetto mira a sviluppare schemi di trasmissione innovativi e a bassa complessità per nuovi casi d’uso e servizi. Inoltre INCHNET lavora per promuovere l’IoT verde attraverso schemi di codifica a bassissimo consumo e per esplorare soluzioni basate sull’intelligenza artificiale per la progettazione di codici/decodifiche.
INCHNET fa parte dello Spoke 5 – Industrial and Digital Transition Networks
PI di progetto: Enrico Paolini
Le attività finora completate comprendono:
Per quanto riguarda l'mMTC, sono stati studiati nuovi schemi di trasmissione NOMA grant-free e tecniche di elaborazione del segnale a bassa complessità che consentono la decodifica da parte del ricevitore dei messaggi ricevuti nelle stesse risorse tempo-frequenza. Per quanto riguarda l'URLLC, sono stati studiati schemi di codifica innovativi per blocchi di breve lunghezza, basati sulla concatenazione di un codice convoluzionale e di un codice di controllo della ridondanza ciclica (CRC) e decodificati tramite una lista di decodifica Viterbi.
Attualmente si sta analizzando la convergenza di queste due direzioni di ricerca, con l'obiettivo di sviluppare un quadro unificato in cui possano essere accolti servizi con requisiti diversi (tra mMTC e URLLC).
- una revisione dello stato dell'arte di mMTC e URLLC,
- la definizione di una serie di casi d'uso e di requisiti,
- l'identificazione di modelli di canale adeguati.
Per quanto riguarda l'mMTC, sono stati studiati nuovi schemi di trasmissione NOMA grant-free e tecniche di elaborazione del segnale a bassa complessità che consentono la decodifica da parte del ricevitore dei messaggi ricevuti nelle stesse risorse tempo-frequenza. Per quanto riguarda l'URLLC, sono stati studiati schemi di codifica innovativi per blocchi di breve lunghezza, basati sulla concatenazione di un codice convoluzionale e di un codice di controllo della ridondanza ciclica (CRC) e decodificati tramite una lista di decodifica Viterbi.
Attualmente si sta analizzando la convergenza di queste due direzioni di ricerca, con l'obiettivo di sviluppare un quadro unificato in cui possano essere accolti servizi con requisiti diversi (tra mMTC e URLLC).
Le direzioni di ricerca perseguite dal progetto sono di potenziale grande interesse per le parti interessate che operano nel dominio dell'IoT, abbracciando applicazioni mission-critical, industriali, di monitoraggio e da veicolo a infrastruttura.
I servizi emergenti industriali, smart city o IoT a basso consumo sono infatti spesso caratterizzati da requisiti misti mMTC/URLLC, più vicini a uno dei due endpoint o all'altro.
Lo sviluppo di schemi di comunicazione flessibili per comunicazioni a pacchetto breve, con capacità di supportare diversi servizi, può certamente soddisfare le esigenze delle future reti wireless.
Papers:
V. Tralli, E. Paolini, “IRSA-based Random Access over the Gaussian Channel,“ IEEE Transactions on Information Theory, vol. 70, no. 6, pp. 4117-4139, Jun. 2024.
A. Mirri, D. Forlivesi, L. Valentini, M. Chiani, E. Paolini, "An SCMA-Based Grant-Free Access Scheme," 2024 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Workshop on Modern Random Access for Massive Connectivity in 6G, Dubai, United Arab Emirates, Apr. 2024. (Best workshop paper award.)
R. Schiavone, R. Garello, G. Liva "Performance Improvement of Space Missions Using Convolutional Codes by CRC-Aided List Viterbi Algorithms," IEEE Access, vol. 11, pp. 55925-55937, 2023.
I servizi emergenti industriali, smart city o IoT a basso consumo sono infatti spesso caratterizzati da requisiti misti mMTC/URLLC, più vicini a uno dei due endpoint o all'altro.
Lo sviluppo di schemi di comunicazione flessibili per comunicazioni a pacchetto breve, con capacità di supportare diversi servizi, può certamente soddisfare le esigenze delle future reti wireless.
Papers:
V. Tralli, E. Paolini, “IRSA-based Random Access over the Gaussian Channel,“ IEEE Transactions on Information Theory, vol. 70, no. 6, pp. 4117-4139, Jun. 2024.
A. Mirri, D. Forlivesi, L. Valentini, M. Chiani, E. Paolini, "An SCMA-Based Grant-Free Access Scheme," 2024 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Workshop on Modern Random Access for Massive Connectivity in 6G, Dubai, United Arab Emirates, Apr. 2024. (Best workshop paper award.)
R. Schiavone, R. Garello, G. Liva "Performance Improvement of Space Missions Using Convolutional Codes by CRC-Aided List Viterbi Algorithms," IEEE Access, vol. 11, pp. 55925-55937, 2023.
Un partner industriale, specializzato nella progettazione di veicoli speciali e sistemi elettronici per applicazioni professionali e di sicurezza, reti di ripetitori radio, reti cellulari e comunicazioni satellitari, ha appena aderito al progetto tramite chiamata in cascata. Si prevede che la partecipazione di un partner industriale aumenterà l'impatto industriale delle soluzioni innovative sviluppate in termini di connettività wireless tra i veicoli e la rete.
Partner di programma:
Partner bandi a cascata:
Le soluzioni sviluppate nel progetto sono applicabili in vari campi, come l’industria moderna (Industria 5.0), le città intelligenti, le automobili connesse e l’agricoltura di precisione. Ci concentriamo sulle tecniche di trasmissione digitale delle informazioni e sulle regole di accesso, con particolare attenzione all'efficienza energetica. I risultati degni di nota finora includono nuove tecniche di codifica delle informazioni digitali e metodi innovativi per la gestione di un gran numero di dispositivi connessi.
R. Schiavone, R. Garello e G. Liva "Performance Improvement of Space Missions Using Convolutional Codes by CRC-Aided List Viterbi Algorithms", in IEEE Access, vol. 11, pp. 55925-55937, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3283473. Questo articolo studia i codici convoluzionali e CRC per le comunicazioni a pacchetti brevi. Il confronto con i codici turbo e i codici di controllo di parità a bassa densità evidenzia l'efficacia della soluzione proposta, grazie alla ridotta complessità del codificatore e alle eccellenti prestazioni in termini di tasso di errore.
V. Tralli, E. Paolini "IRSA-based Unsourced Random Access over Gaussian Channel", in Proc. 2023 International Symposium on Topics in Coding, Brest, Francia, settembre 2023. (Articolo su invito). L'articolo propone un nuovo quadro di analisi di una classe di schemi di accesso senza concessione in termini di compromesso tra efficienza energetica ed efficienza spettrale.
M.U. Khan, E. Testi, E. Paolini, M. Chiani "Preamble Detection in Asynchronous Random Access using Deep Learning" da pubblicare in IEEE Wireless Communications Letters. Questo articolo affronta il problema del rilevamento dei pacchetti nei sistemi uplink asincroni grant-free, proponendo una soluzione innovativa ed efficace basata sul deep learning.
L. Valentini, E. Bernardi, E. Paolini, “Exploiting pilot mixtures in coded random access,” IEEE Communications Letters, vol. 27, n. 12, pp. 3330-3334, dicembre 2023. Questo articolo studia una tecnica per migliorare la comunicazione wireless tra un numero molto elevato di oggetti IoT intelligenti (sensori intelligenti, contatori intelligenti, sensori per l'agricoltura di precisione, sensori nelle città intelligenti, ecc.
A. Mirri, D. Forlivesi, L. Valentini, M. Chiani, E. Paolini, "An SCMA-based grant-free access scheme," 2024 IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Workshop on Modern Random Access for Massive Connectivity in 6G, da presentare. Questo articolo studia una tecnica per migliorare la comunicazione wireless tra un numero molto elevato di oggetti IoT intelligenti (sensori intelligenti, contatori intelligenti, sensori per l'agricoltura di precisione, sensori nelle città intelligenti, ecc.
V. Tralli, E. Paolini, “IRSA-based Random Access over the Gaussian Channel,“ IEEE Transactions on Information Theory, da pubblicare. Questo lavoro sviluppa un nuovo quadro di riferimento per analizzare l'efficienza energetica e l'efficienza nell'uso dello spettro wireless dei sistemi IoT con un numero molto elevato di nodi connessi.
R. Schiavone, R. Garello e G. Liva "Performance Improvement of Space Missions Using Convolutional Codes by CRC-Aided List Viterbi Algorithms", in IEEE Access, vol. 11, pp. 55925-55937, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3283473. Questo articolo studia i codici convoluzionali e CRC per le comunicazioni a pacchetti brevi. Il confronto con i codici turbo e i codici di controllo di parità a bassa densità evidenzia l'efficacia della soluzione proposta, grazie alla ridotta complessità del codificatore e alle eccellenti prestazioni in termini di tasso di errore.
V. Tralli, E. Paolini "IRSA-based Unsourced Random Access over Gaussian Channel", in Proc. 2023 International Symposium on Topics in Coding, Brest, Francia, settembre 2023. (Articolo su invito). L'articolo propone un nuovo quadro di analisi di una classe di schemi di accesso senza concessione in termini di compromesso tra efficienza energetica ed efficienza spettrale.
M.U. Khan, E. Testi, E. Paolini, M. Chiani "Preamble Detection in Asynchronous Random Access using Deep Learning" da pubblicare in IEEE Wireless Communications Letters. Questo articolo affronta il problema del rilevamento dei pacchetti nei sistemi uplink asincroni grant-free, proponendo una soluzione innovativa ed efficace basata sul deep learning.
L. Valentini, E. Bernardi, E. Paolini, “Exploiting pilot mixtures in coded random access,” IEEE Communications Letters, vol. 27, n. 12, pp. 3330-3334, dicembre 2023. Questo articolo studia una tecnica per migliorare la comunicazione wireless tra un numero molto elevato di oggetti IoT intelligenti (sensori intelligenti, contatori intelligenti, sensori per l'agricoltura di precisione, sensori nelle città intelligenti, ecc.
A. Mirri, D. Forlivesi, L. Valentini, M. Chiani, E. Paolini, "An SCMA-based grant-free access scheme," 2024 IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Workshop on Modern Random Access for Massive Connectivity in 6G, da presentare. Questo articolo studia una tecnica per migliorare la comunicazione wireless tra un numero molto elevato di oggetti IoT intelligenti (sensori intelligenti, contatori intelligenti, sensori per l'agricoltura di precisione, sensori nelle città intelligenti, ecc.
V. Tralli, E. Paolini, “IRSA-based Random Access over the Gaussian Channel,“ IEEE Transactions on Information Theory, da pubblicare. Questo lavoro sviluppa un nuovo quadro di riferimento per analizzare l'efficienza energetica e l'efficienza nell'uso dello spettro wireless dei sistemi IoT con un numero molto elevato di nodi connessi.
- Publications/Joint publications.
- Expected: 9 papers submitted to journals or international conferences through the whole project. In particular, 6 papers from a single partner and 3 papers in cooperation between partners.
- Accomplished: Six papers accepted from single partners and 0 papers in cooperation between partners.
- Readiness level: 6/(6*15/36)=2.4 and 0.0.
- Talks/Dissemination events.
- Expected: At least 9 talks (either invited or contributed) given in the framework of conference technical sessions or special sessions, workshops, seminars, RESTART events, or other events; at least one international workshop proposal or special session proposal submitted to an IEEE conference through the project.
- Accomplished: 1 talk given at the Huawei JIC and RESTART Workshop (March 2023), 1 invited talk given, on invitation, in a special session of the international conference ISTC 2023 (Sep. 2023), 2 posters presented at the RESTART plenary dissemination workshop in Bologna (Jan. 2024), 1 talk to be given at WCNC 2024 (Apr. 2024), 1 special session proposal submitted (and accepted) at IEEE RTSI 2024.
- Readiness level: 6/(10*15/36)=1.44.
- Demo/PoC. Expected:
- The project aims at 1 software demo to demonstrate some of the developed transmission and reception schemes. There is a dedicated task for this, task T4.1, and a dedicated task has been foreseen in the cascade call.
- Accomplished: Task T4.1 is not yet active, although some software (to be incorporated in the demo) has been already developed.
- Readiness level: 0.0.
- Project Meetings.
- Expected: 30 project meetings.
- Accomplished: 15 project meetings.
- Readiness level: 15/(30*15/36)=1.2.
- Patents/Innovations.
- No patents are foreseen.
- Readiness level: N/A.
- Open source contributions.
- No open source contributions are foreseen.
- Readiness level: N/A.
- Standardization contributions.
- No standardization contributions are foreseen.
- Readiness level: N/A.
M1: Year 1 activities review.
- Expected: M12.
- Accomplished: M12.
- Readiness level: 12/12/(15/36)=36/15=2.4.
Ricercatori coinvolti: indicativamente, i person-month considerando solo i partner iniziali (Università di Bologna e Politecnico di Torino) sono 2 pm (professore ordinario), 18 pm (professore associato), 24 pm (ricercatore junior), 36 pm (dottorando).
Proposte di collaborazione:
È possibile avanzare proposte di collaborazione sul progetto contattando il PI del progetto.
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