扩维通信理论及其公开抗干扰通信技术研究

随着数字通信的发展和干扰技术的提高，原有的基于扩跳频方案的抗干扰系统不能很好地保证通信系统的鲁棒性，亟需进行新的抗干扰基础理论和技术的研究以保障极其恶劣电磁环境下的基本通信。本项目基于超宽带通信的抗干扰特点，提出扩维通信理论，利用很高维度的基设计信号空间，可以保证系统即使在关键参数被截获后仍具有强的抗干扰能力，即公开抗干扰能力。涉及的研究内容包括：多维信息论研究、逼近香农限的通信理论基础研究、信息的实现复杂度研究、高维度的信号设计、高维信号非相干检测及快速同步算法、高维编译码设计及基于信道容量的扩维通信评价方法，以及在以上理论和关键技术研究的基础上，搭建高维信号产生及公开抗干扰的原理仿真系统。本项目具有前瞻性和挑战性，其研究成果可以应用于复杂电磁环境下的极限通信中。本研究在理论和关键技术上的突破对于抗干扰通信具有重要的理论意义和实用价值，可开辟新颖的抗干扰通信领域。

抗干扰是数字通信中一个重要的研究课题。本课题提出扩维通信理论，利用高维度基扩张信号空间，可保证通信系统即使在关键参数被截获后仍具有良好的抗干扰能力，即具有公开抗干扰的潜力。本课题分析了扩维通信在不同信道下的理论界，为实际系统算法的设计提供了理论基础。在此基础上，研究了扩维通信中的关键问题包括同步、编码、解调等难点，提出了具有编码同步，多元编码与扩维调制方案。课题主要贡献与创新成果如下：.1．扩维通信的容量分析。扩维通信的容量是扩维系统设计的理论基础。需要解决如何计算不同调制方式和不同信道下的容量计算方法。通过典型序列仿真的方法，进行了扩维调制方式在AWGN信道和在多径信道下的容量分析。该部分研究最终完成了4篇EI期刊及ICC等国际会议5篇论文。.2．在扩维通信系统中，首先需突破固定同步序列的局限，增强其抗干扰能力。我们将扩维的思想应用到同步中去，不是通过收到序列与接收信号互相关的方法实现同步，而是利用同步序列自身的特点，提出了编码同步的方法。通过译码来进行快速，低复杂度的抗干扰同步。该同步方法扩张了同步码字的空间，具有了公开抗干扰的潜力。该研究成果在Wireless Personal Communications 等SCI/EI期刊发表论文2篇，录用1篇，并在GlobeCom等国际会议发表3篇论文。.3．在频率选择性衰落等复杂信道下，需要设计扩维通信的抗多径解调算法。我们设计了高阶扩维调制与频域均衡相结合的抗多径算法，该方法能够有效的对抗频率选择性衰落，提高了扩维通信在频率选择性衰落信道下的通信可靠性。该研究成果在IEEE Communication Letters等SCI期刊发表论文3篇，并在ICUWB等国际会议上发表3篇论文。.4．良好的编码是达到扩维理论容量的关键。由于扩维调制的特殊性，需要设计与扩维调制配合的高性能编码，我们设计了高阶扩维调制与多元LDPC结合的迭代译码方法，该方法相比于传统的二进制编码更加接近香农极限。该研究成果在WCNC等国际会议上发表2篇论文。.课题组共发表论文22篇，录用2篇。其中SCI论文收录5篇，EI论文收录23篇，申请专利8项。本研究成果结合超宽带通信取得了初步应用。本课题在理论和关键技术上的突破对于抗干扰通信具有理论意义和实用价值，可开辟新的抗干扰通信领域。