《面向高速運動情景的採用高相對頻寬的隱秘性通信技術》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由許濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向高速運動情景的採用高相對頻寬的隱秘性通信技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：許濤
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高相對頻寬，是指通信系統的絕對頻寬與中心頻率的比值大於25%，其典型例子包括超寬頻雷達系統、超低頻通信系統、水下聲波通信系統等。高速運動情景，是指通信終端處於高速運動狀態，如機載無線電台或者潛艇水聲收發器等，其引發的都卜勒效應導致信道的時變性。本項目從都卜勒效應本質出發推演出新穎的時變信道模型，較之以往採用都卜勒頻移的近似時變水聲信道建模方式具有明顯最佳化。隱秘性通信，是指通信鏈路被第三方偵測到的機率低，故通信系統工作需在低信噪比條件下並傳送與背景噪聲類似的波形。本課題結合淺水環境下的水聲實測數據，研究自適應接收機的信號處理算法。通過巧妙的藉助糾錯編碼、信道多樣性、自適應濾波、頻偏自動補償等多方面因素提高接收機的靈敏度和通信鏈路的魯棒性。需要指出的是，該項目雖然以水聲通信為研究案例，但也適用於其他具有高相對頻寬特性的基帶信號系統，具有更廣泛的研究意義。
結題摘要
對於高相對頻寬信號作為數據通信方式的研究，在國內外都尚處於方興未艾的階段，例如極低頻無線電通信系統是一種高相對頻寬通信系統，而適合於遠程通信的水聲通信系統更是典型的高相對頻寬通信系統，尤其是在淺水環境建立穩定的水聲通信數據鏈路還都是處於起步階段。支持水下高速運動終端、適用淺水和深海領域、且具有保密性的水下通信終端設備是國家科技發展的重要方向之一，例如國務院頒布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012-2030年)》中明確優先安排海底科學觀測網路，水下遙控機器人也是國家重點扶持的方向。本課題的研究內容，可以用於推動海底石油勘探、潛艇水下通信、水下感測器遠程採集、海洋污染監測、海岸水下監測網、水下無人機器人控制、淺海漁業水下通信等眾多重要領域。 我們根據高相對頻寬通信系統的特點，針對高速運動載體面臨的情況，研究了雙選doubly-selective信道下的通信系統建模方式。基於水聲系統中應對高速運動的都卜勒效應，提出接收機算法和系統結構，對最佳化接收機硬體架構進行理論研究，考查了Zero-Forcing（ZF）、Minimum Mean Squared Error（MMSE）、Decision Feedback Equalizer (DFE)、Iterative-Block DFE（IB）等多種均衡器方式的效果，還提出了多層（Multi-layer）的自適應疊代均衡器的設計方法，對其中的鎖相環（PLL）的建模進行了探索。同時，還對隱秘性較好的0dB峰均比常包絡OFDM系統的系統分析。為了增強信號增益強度，多協作通信辦法是一種良好的選擇，但一般情況下需要複雜度很高的非線性均衡器（例如最優似然ML均衡器）才能夠獲得理想的增益效果。我們提出多頻帶復用的多協作通信辦法，可以在使用複雜度相對低的線性均衡器的條件下，也可以獲得非線性均衡器條件下獲得的增益效果，並進行系統仿真驗證。此外，還以基於信號達到時間差（TODA）和基於信號強度（RSS），針對水下環境進行了協同定位的探索。此外，還結合多天線系統研究了通信系統的安全性分析，針對物理層安全技術研究中的關鍵和難點問題，最佳化了算法性能並仿真驗證。課題研究成果在國內外重要學術期刊和會議上發表學術論文9篇，其中SCI 檢索3篇，EI 檢索4篇，2篇在審稿階段。
