面向物聯網的大容量衛星接入系統關鍵技術研究

《面向物聯網的大容量衛星接入系統關鍵技術研究》是依託西安電子科技大學，由任光亮擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：面向物聯網的大容量衛星接入系統關鍵技術研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：任光亮
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

面向未來物聯網業務對大容量用戶的需求，新一代的衛星通信系統迫切需要高性能隨機接入過程以實現海量物聯網用戶的有效接入。本項目以未來空間信息網路在地面監測與管理、導航定位和應急救援等的重大套用為研究背景，從衛星移動通信系統中的隨機接入過程入手，結合未來衛星移動通信系統中OFDMA通信空口新體制，開展大容量物聯網節點隨機接入過程中的接入資源分配、接入協定、碼集設計、多用戶檢測與多用戶多參數估計等信息與信號處理理論和關鍵技術研究，解決海量物聯網節點有效地接入衛星通信平台的問題。主要的研究內容包括面向大容量物聯網節點的衛星移動通信系統隨機接入過程建模、衛星物聯網隨機接入總體方案設計、接入信號結構設計、接入碼集設計以及多用戶檢測和參數估計算法等方面的理論與技術研究工作。該項目的研究對於新一代衛星通信系統用戶容量的提升和新業務的拓展具有重要的意義.

結題摘要

本項目以未來空間信息網路在地面的監測、管理、導航定位和應急救援等重大套用為研究背景，從衛星物聯網中的隨機接入過程入手，研究了大容量衛星物聯網系統中的關鍵技術，包括衛星物聯網接入方案分析與論證、衛星物聯網隨機接入系統模型、隨機接入方案研究、負載估計和擁塞控制方面的研究以及多用戶參數估計和多用戶檢測算法研究。在接入方案分析與論證方面，針對大容量衛星物聯網的特點，論證了隨機接入方案是最適合衛星網路的多址方案。在衛星物聯網隨機接入系統模型方面，給出了套用場景，建立了衛星隨機接入系統模型。在大容量衛星物聯網隨機接入方案中，從現有的問題出發，分別從物理層、MAC層、以及物理層和MAC層跨層聯合等不同角度，提出了先進的隨機接入協定，從不同角度利用不同的技術手段去提高系統的吞吐量。例如提出的預加權競爭解決分集時隙ALOHA（PW-CRDSA）方案、基於Q學習的時隙選擇方案、非正交時隙ALOHA （NOSA）方案、隨機模式復用（RPM-RA）方案、極化MIMO時隙ALOHA（PMSA）方案、多星協作隨機接入（MSC-RA）方案等等。在負載估計和預測方面，提出了基於MPR與SVM的性能優良的負載估計與預測方法。同時研究了Q學習方案用於接入控制方面所帶來的性能增益。在接入信號結構與接入碼集設計研究方面，提出了採用低峰均比且對時頻偏魯棒的SC-IFDMA信號傳輸結構與碼集設計方法。在多用戶參數估計和多用戶檢測算法研究方面，提出了基於基擴展模型的疊代參數估計與多用戶檢測算法，該算法對時頻偏魯棒，參數估計精度和多用戶檢測性能均有提升。項目成員在核心期刊發表論文15篇，國際會議2篇，其中SCI檢索6篇，SCI待檢索1篇，SCI已錄用2篇，ESCI待檢索1篇，EI檢索9篇，EI待檢索2篇，EI已錄用2篇。ISTP檢索1篇。申請國家發明專利7項，培養博士生5名，碩士生7名。該項目成果對未來衛星網路隨機接入系統以及地面無線網路隨機接入系統的研究具有非常重要的參考價值。