基于认知无线电的超短波传输技术

发布时间：2020-03-29 19:22

【摘要】：当前世界各国对频谱使用采用统一划分或者拍卖的方式,这种体制导致频谱资源使用率极低。认知无线电技术很好的解决了这样的难题,认知无线电系统通过感知无线功率、系统损耗、干扰类型等频谱特性,同时实时调整自身参数,从而合理利用频谱资源达到提高频谱利用率的目的。超短波频段是专网无线通信中重要频段,该频段无线电波在传输过程中表现出很大的频谱特性差异,同时在电子对抗中,可用频谱资源复杂多变。实际应用中,频谱特性以及频谱协同感知是超短波高效传输的首要解决的问题。本课题基于认知无线电理论,详细分析了超短波信道频谱特性以及频谱感知算法,同时针对超短波多节点传输,提出了协同感知分布式传输协议,最终设计了可重构波形。主要内容如下:(1)简述了国内外基于认知理论的超短波传输研究现状,研究了该频段频谱特性,结合信道实测数据分析了多径时延和频谱特性关系。同时分析了超短波频段系统损耗并举例给出系统损耗差异曲线。研究了在电子对抗环境下频谱特性,阐述了频谱感知技术在超短波电子对抗通信环境中的应用。(2)本文提出对超短波频谱感知量化,分别从信噪比、误码率以及丢包率和干扰类型的维度阐述了超短波信道频谱特性。提出了连续相位调制下欧式距离和信噪比的度量关系、信号误码特性以及在高斯噪声和瑞利衰落信道环境下超短波信号频谱性能。针对不同干扰源对信号传输不同程度的影响,给出了电子对抗环境下干扰信道频谱检测方法。仿真和实测结果表明该方法在电子对抗以及不同地形环境下能有效表征信道频谱质量,从而为超短波分布式建链提供理论依据。(3)根据超短波传输的远距离传输以及信道优选需求,提出了单节点频谱感知以及多节点协同频谱感知协议,分别应用于点对点模式以及广播模式下传输,给出超短波信道频谱协同感知协议。运用该方法在拉远测试中,能有效寻找合适频点同时通信距离得到了有效的保证。(4)根据超短波信道频谱特性以及频谱协同感知协议,通过选择合理的调制以及编码方法,最终设计了超短波传输认知系统可重构波形,并在电子科技大学抗干扰国家重点实验室对基于空闲频谱感知波形以及可重构跳频波形的抗干扰能力进行测试并给出了结果和分析。
【图文】：

示意图,阻塞干扰,梳状,传输频段

难以处理的干扰主要是阻塞干扰和跟踪干扰。其中阻者部分传输频点的一种干扰方式，，只要干扰功率大到信传输造成阻塞干扰。具体干扰方式如下图所示：传输频段传输频点宽带阻塞干扰f图 2.3 宽带阻塞干扰示意图传输频段传输频点部分频段阻塞干扰f图 2.4 部分频段阻塞示意图

示意图,阻塞干扰,方差分布,场强

在频谱空闲时，对某个信道的接收场强值扫频范围内的均值和方差分布示意如图3.1 所示：场强if频率图 3.1 瞄准阻塞干扰场强方差分布示意图当频谱环境中存在瞄准干扰或者阻塞干扰时，频谱扫频各信道点的场强的均值和方差分布示意如图 3.2所示：均值if频率thm方差if频率thv图 3.2 跳频干扰源场强分布示意图在确定干扰指数的时，存在虚警就是没有干扰源被感知为干扰源，漏警即存在干扰源却没有被感知为干扰源的情况。在最佳检测器设计中，两种错误概率不能够同时减小，只能依据选择的判决准则来确定合适的干扰门限。当所有信道都被干扰的情况下，为了获取解调信噪比较高的信道，从所有被干扰信道中选取相对干扰较小的信道进行传输，本文提出干扰指数以衡量信道受干扰程度的重要指标。当系统对跳频式干扰敏感时，增加方差因素加权，反之则增加均值因素加权。(1 )i i ic C Cw mean variance（3-7）3.4 频谱感知量化计算方法分析确定欧式距离和相位误差的映射关系以及误码率和信道不同类型衰落表征后，结合干扰源类型计算量化方法，本文提出了多维度描述超短波频谱质量退化的解决方案。维特比解调欧式距离度量，信号持续时隙数n ，本地标准值，为了归一化相位误差值：
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN925

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