基於認知的寬頻星地混合系統OFDM傳輸關鍵技術

《基於認知的寬頻星地混合系統OFDM傳輸關鍵技術》是依託哈爾濱工業大學，由賈敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於認知的寬頻星地混合系統OFDM傳輸關鍵技術
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：賈敏

項目摘要

衛星移動通信在國家安全、應急救援、網際網路、教育及醫療、衛星電視廣播以及個人移動通信等方面都有著廣泛的套用，尤其在我國地理環境複雜的國情下，在國家安全及應急救災兩個方面更可直接關係到國家和民眾的安危，充分發揮其不可替代的作用。寬頻衛星移動通信系統可以滿足未來越來越和棵敬盼多的用戶、更多業務、更多頻段的業務要求，同時其也面臨著系統頻譜、信道資源日益緊張的局面。本課題以無線通信發展的寬頻化和智慧型化為導向，採用可以有效利用空閒頻譜的認知思想，針對衛星通信鏈路的時變特性、節點的移動性及OFDM子載波不連續的特點，研究Ka頻段多載波OFDM衛星星地鏈路傳輸特性，並提出多載波寬頻衛星通信系統星地鏈路寬頻頻譜感知方法、寬頻衛星星地複雜信道的感知技術以及子載波、多用戶功率聯合最佳化機制，從而提高系統頻譜利用率及系統性能，並為推進我國乃至全球灑閥諒實現下一代寬頻星地混合系統提供理論基礎和技術支持。

結題摘要

本項目主要對認知無線電技術在星地混合通信系統的套用進行了深入研究，在跟蹤國外關於此方向的研究成果並進行分析和研究基礎上，主要在如下方面取得了一些重要研究成果。首先，在頻譜感知方面，研究了基於簇的協作檢測算法及經照組盼充典的軟硬合併方法，仿真分析表明基於簇的D-S證據理論加權協作感知算法系統檢測機率則可達到，發現對於簇外都利用硬判決的檢測法來說，簇內利用軟判決的檢測法性能要好於簇內也使用硬判決的檢測法；研究了雙門限協作頻譜感知算法，在檢測性能與數據傳輸量之間通過調整兩個門限的大小，根據實際需要進行折中；針對傳統單門限檢測算法對用戶檢測到能量值利用不夠充分的問題，研究了基於多比特模型的協作頻譜感知算法，並與傳統協作頻譜感知算法進行了性能仿真比較分析；提出一種基於信任度的多比特判決認希紋備知無線電協作頻譜感知算法以解決認知網路中可能出現的惡意用戶攻擊問題，並對所提算法減弱惡意用戶攻擊影響的有效性進行仿真驗證與分析；針對實際套用場景中認知用戶始終不斷運動的情況，給出了一種軟判決協作地閥坑頻譜感知數據融合方法，該方喇詢法無需任何先驗信息，且具有對實際環境的自適應特性。仿真結果顯示，本方法相對於傳統數據融合方法而言，在一定虛警機率的前提下，具有更高的檢測機率，更低的漏檢機率和更小的錯誤機率。其次，討論了壓縮感知理論在星地信道感知套用的可行性。壓縮感知信道估計方法可以充分利用信道時域上的稀疏特性，用少量的導頻子載波即可探測信道變化，比傳統方法節約了大量的導頻開銷，系統資源利用率得到了提升。而在實際通信系統設計中，除了需要考察算法在原理上的可行性外，還需要考察其可實現性，計算複雜度便是其中一個重要指標。由於SL0算法本身為啟發式的疊代算法，不同原始數據具有不同的疊代進程，難以用閉合表達式表示其計算複雜度，故我們利用計算機CPU運行時間作為衡量標準。最後，本項目驗證了所提出的在認知無線電underlay模式下的功率分配算法和在overlay模式下的時間分配算法的效果。功率分配策略會受用戶間位置分布紋多辣、博弈係數、時間比例等因素的影響，在實際通信過程中，會隨著系統負載的增長而變得複雜。在時間分配方案中，認知用戶可以獲得的通信時間比例也會受信道質量及用戶的分布等多方面因素制約。