基于TDCS的认知卫星隐蔽通信关键技术研究

作为一种重要的最低限度通信手段，工作于复杂电磁环境下卫星隐蔽通信系统必须具备实时感知电磁环境变化的能力。本项目在第一代卫星隐蔽通信系统基础上，以认知无线电和变换域通信为技术支撑点，研究基于TDCS的认知卫星隐蔽通信系统的关键技术问题，重点解决基函数与信号波形的设计、收发地球站电磁环境不一致下的信息传输、信号隐蔽性能度量和接收信号检测方法等问题。本项目在对基于TDCS的认知卫星隐蔽通信系统数学建模的基础上，以时频分析方法作为有力的研究工具，利用频谱空洞检测所获取的频谱参数以及相应的功率标识，建立二维TDCS基函数，进而得到新的TDCS基函数设计准则与信号波形产生算法，同时研究信号隐蔽性度量方法，使信号在频域与功率域同时满足隐蔽和抗干扰的要求，并通过特殊的高增益控制信道，克服传统TDCS远距离传输的应用瓶颈，实现非对称信道下的TDCS可靠通信和多址连接，为实现新体制卫星隐蔽通信提供理论基础。

本项目以复杂电磁环境下最低限度通信为应用背景，建立了基于TDCS的认知卫星隐蔽通信系统模型，研究了基函数设计、复杂电磁环境下的信息传输及信号隐蔽性度量等问题。通过改进TDCS基函数的传统设计思路，提出自适应多级门限判决的基函数幅度谱设计方法，提高了隐蔽系统抗干扰性能；研究解决了基函数随机相位随机性不足与发射信号峰均功率比过高而造成信号隐蔽性能降低的问题；提出收发地球站电磁环境不一致时的信息传输方法，并分析解决了频偏影响问题。还研究了基于多输入多输出的变换域隐蔽通信系统，完成基函数分组设计与自适应调制，进一步提高了数据传输效率。在信号隐蔽性度量方面，提出不可感知性与不可检测性两项指标，明确了信号隐蔽性能度量的技术解决途径。研究结果表明，项目提出的TDCS卫星隐蔽通信系统具有较好的复杂环境适应能力，是一种有效的最低限度通信手段。项目共发表学术论文40余篇，其中EI检索9篇。申报国家发明专利2项。培养博士研究生3名、硕士研究生5名，其中1篇硕士学位论文获2012年全军优秀硕士学位论文奖。研究成果对于提高复杂战场电磁环境下卫星通信手段的顽存性、隐蔽性与有效性具有重要的指导意义和理论价值，也可为民用卫星通信的系统扩容提供借鉴。