《極高動態下行鏈路中Ramanujan濾波多載波研究》是依託北京航空航天大學，由王祖林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：極高動態下行鏈路中Ramanujan濾波多載波研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：王祖林
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高超音速飛行器的發展對極高動態下行鏈路寬頻通信的需求極為迫切。此時，頻偏可達70kHz,都卜勒擴展達10kHz，時延擴展達20us，尚未有適合的調製傳輸技術。.濾波多載波抗頻偏能力比OFDM提升2%，能同時對抗大都卜勒及大時延擴展，再利用頻率分集，是極具吸引力的解決方案，但需克服其實現複雜度高的問題，本研究擬採用基於Ramanujan和的變換來解決此問題，該變換的特點是：1.整型變換，長度相同時計算量低於FFT；2.本質是對信號進行頻率非均勻分集處理；3.基向量選擇靈活。將其套用於具有分集能力的濾波多載波通信系統中，計算複雜度低，並能在調製的同時完成發射分集。.本課題研究Ramanujan基向量分布模型，以建立Ramanujan濾波器組為突破點，重點研究在極高動態信道條件下，Ramanujan濾波多載波系統的實現方法及性能，以滿足極高動態下行鏈路的寬頻通信要求。
結題摘要
在速度超過音速幾倍（3~7倍）甚至更高的飛行器上實現的通信被稱為極高動態通信。在極高動態情況下，飛行器軌道機動性強，地面反射分量會產生多徑擴展，導致都卜勒擴展可達kHz級別，其調製傳輸技術面臨兩個主要問題：（1）大多徑時延擴展引起頻率選擇性衰落，這要求基帶信號儘量小於相干頻寬；（2）大都卜勒效應（主要是都卜勒擴展）帶來的時間選擇性衰落，這要求基帶信號頻寬遠大於都卜勒擴展程度。多載波技術中的OFDM直接套用於極高動態通信無法有效對抗都卜勒擴展，原因是OFDM調製解調必須保證子載波間的正交性。考慮到高動態面臨的頻率選擇性衰落、大都卜勒擴展以及時間選擇性衰落，研究非均勻的多載波技術來克服該問題。 本課題提出一種基於Ramanujan和的頻譜可調的非均勻載波間距的多載波調製方式。Ramanujan和具有非均勻的頻點分布特性，且各頻點之間不重疊，對頻率選擇性衰落具有較好的魯棒性；由於其頻譜分布的非均勻性，導致連續頻譜遠小於OFDM，減少了各子載波間的干擾，進而降低了都卜勒擴展帶來的影響；此外，Ramanujan和具有多路同時調製一路數據的能力，在不同的頻點上傳輸降低了時間選擇性衰落對某一子載波的深度衰落的風險；因此，基於Ramanujan和的非均勻多載波調製相比於OFDM，雖然損失了頻譜利用率，但是降低了系統的誤比特率，更適合於極高動態通信環境。 根據Ramanujan和的正交性和周期性，課題組推導了Ramanujan傅立葉正反變換的完全重建條件，以重建條件為基礎，建立非均勻載波間隔的多載波調製體制（RFMT）。針對高動態信道特性，尤其是多徑帶來的頻率選擇性衰落及都卜勒擴展造成的的載波間干擾（ICI）進行了理論分析和仿真，仿真驗證了RFMT的抗多徑與都卜勒擴展的有效性。由於Ramanujan和的非均勻頻譜分布性質及頻率共振性質，RFMT在不同載波通道的誤比特率不同，在對抗時間和頻率選擇性衰落的同時還實現對數據的不均等保護。 本課題對Ramanujan和的頻點分布，抗干擾性能進行了相應的分析和仿真，為極高動態環境下的非均勻載波間距的設計提供了理論參考；對Ramanujan和計算和變換進行了複雜度分析，並給提出了一下最佳化的計算方法，促進RFMT的工程套用。
