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高速运动下的智能无线通信理论与技术 |
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高速运动下的无线通信是未来无线通信需解决的关键科学问题之一。本方向探讨高速运动下的智能无线通信理论与关键技术，包括高速运动下的智能频谱感知（包括单载波和多载波信号频谱感知）、无缝连接与切换、调制方式识别、快变信道模型、干扰模型、抗干扰设计等问题。主要研究内容如下：
（1）基于认知的智能频谱感知
高速运动下的无线通信与抗干扰问题是未来无线通信需解决的关键科学问题之一。基于智能的认知无线电是解决频谱资源短缺和抗干扰的主要手段，在移动通信、国防和航空通信等领域具有广泛的应用前景。具体研究内容包括：探讨采用信号特征、多维分集信号处理和多节点感知信息软融合技术，提高感知算法在低信噪比下的感知性能；研究通过矩阵分解、利用干扰特性和信号的稀疏特性，降低频谱感知和信号参数估计算法的计算复杂度；探讨强干扰下的路由选择，现有拓扑控制算法主要集中在网络几何图上，忽略干扰对路由选择的影响，将物理干扰融合在协议干扰模型上，研究在该模型上实现干扰计算的拓扑控制智能计算，研究基于干扰模型的自适应路由策略，达到降低干扰和增加网络容量的目的；研究基于实时干扰信号认知的发射信号最佳波形设计，结合频谱空洞的停留时间和干扰情况，采用自适应突发波形信号，提高抗干扰通信的效率；研究基于认知的自组织网络资源管理，探索资源管理与干扰信号认知、物理层抗干扰之间的关系，建立基于认知的自组织网络抗干扰体系结构，寻求吞吐量最大化的抗干扰网络设计与优化准则。
（2）高速移动下的正交频分复用理论与技术
正交频分复用由于具有高数据率、能有效对抗频率选择性衰落和符号间干扰以及高的频谱利用率等优点，被普遍认为是宽带无线接入以及第四代移动通信系统的核心技术之一。本方向以前期研究工作为基础，在对2.5代、3代移动通信关键技术进行了多年跟踪研究的基础上，重点研究面向高速移动通信的基于智能的正交频分复用多项关键技术，为第四代移动通信系统的发展提供有力的技术支撑。在高速、宽带传输环境及多天线、时间和频率选择性衰落信道环境两条件下，重点研究了Turbo码、LDPC码、空时编码同正交多频调制技术结合，确定出未来4G 新体制中性能价格比最佳的高速纠错抗干扰方案(高速信道编码+高效正交多频调制+高容量多天线输入输出)，实现系统高效、高信道容量、高可靠的宽带、高速传输。
（3）快变信道认知多载波理论与技术
拥挤的频谱资源已成为无线通信发展受到制约的主要瓶颈，发展高效频谱利用技术、增加移动通信系统容量，已是当务之急。由于其频谱利用率高的特点，多载波技术成为解决无线频谱资源紧缺的重要技术之一。高速运动导致信道的快变特性更加明显，此时多载波系统载波间的正交性遭到破坏，出现载波间干扰，系统性能明显降低。本方向研究快变信道多载波理论与技术，包括：载波间干扰消除、快变信道估计与均衡及同步等问题。
（4）认知无线通信干扰模型与抗干扰技术
无线信道具有多径传输、时变性（带来衰落）和开放性（带来干扰），衰落与干扰是无线通信研究的两大核心问题。对衰落的研究已较为成熟。关于干扰的研究，在上世纪70年代末80年代初曾零星出现过几篇相关的信息论文章后就基本处于停顿状态，直至2006年前后才开始有少数信息论学者重新投入与干扰相关的理论研究，但接下来很快就有越来越多的研究者被吸引进该领域。干扰不同于随机噪声，它具有结构特性，其结构是我们可以控制和优化设计的。无线通信在过去的十多年中得到了快速发展，与无线网络规模的快速扩张和无线用户数的急剧增长相伴随的是无线频谱的日益紧张以及用户需求（速率、QoS等）的不断提高。能否有效地控制并管理干扰就成为无线通信网络的关键。
我们研究基于认知的合作及非合作干扰信号的识别、分类和定位问题，采用物理干扰模型和协议干扰模型相结合的干扰模型，研究干扰对齐、编码、叠加序列频谱旁瓣抑制、干扰回避和干扰消除方法。 |
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