《天波通信同頻復用組網理論與關鍵技術研究》是依託北京大學，由馬猛擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：天波通信同頻復用組網理論與關鍵技術研究
- 項目負責人：馬猛
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
天波通信是遠距離和應急通信的主要手段，對自然災害多發的我國具有極其重要的政治和經濟意義。然而，傳統天波信號的傳輸距離遠、覆蓋範圍廣，導致不同通信鏈路間的同頻干擾很大，嚴重限制了天波通信系統的容量。本課題提出一種基於窄波束成形和頻率復用技術的天波組網概念，利用近年來迅速發展起來的窄波束成形技術，將電磁波約束在一個很小的空間立體波束內。窄波束經電離層反射後僅覆蓋地面上的一個小區，同一頻率可以在不同波束覆蓋的小區內無干擾地重複使用。這種新的組網方式可以使天波系統容量隨頻率的空間復用次數線性增長，對顯著提高我國天波通信系統容量，增強災後應急通信能力有重大的實際意義。針對這種新型天波網路，我們的研究內容包括:窄波束信號的傳播機理和覆蓋模型，同頻小區間干擾原理，可動態配置的網路架構，波束成形和頻率分集策略，以及適應不同網路拓撲的頻率分配和路由選擇技術，並對系統參數和算法進行跨層最佳化設計。
結題摘要
本課題研究窄波束同頻復用天波組網系統及其關鍵技術。我們從系統模型、關鍵技術、性能分析等方面入手對窄波束天波系統開展了深入的研究，獲得了豐富的研究成果。下面對照研究計畫中的五項研究內容逐項介紹我們所取得的成果： （1）天波信號的傳播和覆蓋模型研究 我們針對不同發射天線數目的情況研究了天波信道的傳輸性能，討論了窄波束條件對接收鏈路性能的影響，分析了波束寬度與覆蓋範圍的關係，並根據典型參數對信道相干頻寬和波束覆蓋範圍進行了計算。 （2）天波系統網路結構及容量研究 本課題所提出的天波通信系統中，相鄰覆蓋區域間存在同頻干擾。我們對窄波束同頻組網系統進行建模，並分析了系統容量。該成果發表在IET Communications。 （3）天波通信系統窄帶傳輸關鍵技術研究 針對窄波束天波通信系統的特點和問題，我們提出了三項增強系統性能的關鍵技術。第一項是窄波束成型算法，我們提出一種適合於窄波束同頻復用系統的波束設計準則，並根據該準則設計了一種能量集中於主瓣內而旁瓣輻射極小的波束成型算法。第二項是基於干擾分布的解碼修正方法，解決了採用OFDM調製的天波同頻組網系統中相鄰覆蓋區域的干擾問題。該成果發表於IEEE Communications Letters。第三項為空間調製技術，該方法可以提高通信系統的頻譜效率。該成果發表於IEEE Wireless Communications Letters。 （4）動態頻率分配和路由選擇研究 為了提高頻率在空間重複使用的效率，我們將中繼技術引入天波通信系統，研究並提出了一種中繼路由選擇策略，並分析了其性能。該成果發表於IEEE Transactions on Wireless Communications。 （5）基於QoS保證的跨層最佳化設計研究 針對天波通信系統中用戶的移動速度、QoS等級要求提出了一種導頻信號設計及對應的用戶調度方案。該方法為不同移動速度的用戶提供滿足QoS等級要求的信道估計，並且相比傳統方法減少了導頻信道的開銷。該研究成果發表了2篇國際會議論文。 本課題按時完成了研究計畫中的各項任務。課題研究成果發表論文6篇，其中4篇為國際期刊，2篇為國際會議。培養研究生5人。通過本課題的實施，我們獲得了天波同頻組網系統的理論知識，掌握了解決該系統中問題的關鍵技術，了解了系統的綜合性能；並培養了人才，積累了經驗，提高了無線通信領域的科研水平。
