[發明專利]一種基于認知無線電的C/Ku頻段NC-OFDM衛星通信方法

在審

• 申請號: 201810236862.2
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108540416A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 王勇;王磊;胡以華;郝士琦;樊甫華;焦均均;馬濤;朱然剛;駱盛;董世友
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/26;H04L5/00;H04B7/185
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 趙瑜;金凱

本發明涉及衛星通信領域，具體說是一種基于認知無線電理論將NC?OFDM通信技術用于C/Ku頻段同步衛星通信的方法，包括以下步驟：首先通過研究基于認知無線電的衛星通信頻譜空洞感知方法實現NC?OFDM衛星通信系統與頻譜環境的交互和子載波的開關控制，然后通過研究載波分配方案、比特功率控制等關鍵技術實現系統模型，最后通過研究與授權用戶共存條件下的系統性能實現系統的優化設計，最終實現基于認知無線電的NC?OFDM衛星通信系統與窄帶授權系統的共存。本發明通過認知無線電、NC?OFDM和衛星通信三者的融合實現了對衛星通信頻譜空洞的動態利用、提高頻譜利用效率和與窄帶授權系統的共存。

技術領域

本發明涉及衛星通信領域，具體說是一種基于認知無線電理論將NC-OFDM通信技術用于C/Ku頻段同步衛星通信的方法。

背景技術

衛星通信作為一種傳輸可靠、不受地理條件限制的無線通信方式，近幾十年來得到了廣泛的應用。目前衛星通信的頻譜管理沿用傳統的固定信道授權分配模式，受衛星軌道和轉發器頻帶限制，隨著業務量的提高和用戶數目的增多，衛星通信的頻段越來越擁擠、頻譜資源日益匱乏。但是在頻譜資源緊缺的同時，也存在著嚴重的頻譜浪費，衛星通信的頻譜中存在著大量的頻譜空洞。

美國聯邦通信管理委員會(FCC)在頻譜政策任務組撰寫的報告中指出，在已授權分配的頻段中，絕大多數的頻譜利用率僅為15％一85％。這份報告指出了頻譜管理的突出矛盾：頻譜資源緊缺，而頻譜利用率卻很低。造成這種現象的原因主要有兩方面：(1)授權用戶不總是占用整個授權頻段，有部分頻段處于閑置狀態；(2)授權用戶的業務量較小，在較長的時間段內沒有使用授權頻段。上述分析表明，無線通信系統是一個動態變化的系統，不同用戶和業務對頻譜的需求是隨時間變化而改變的，靜態的頻譜管理模式顯然無法使頻譜資源得到充分的利用。如何使頻譜的分配和接入方式具有靈活性和自適應性、實現頻譜的共享和再利用成為目前研究的熱點。

認知無線電(Cognitive Radio，CR)和非連續正交頻分復用超寬帶(Non-continuous Orthogonal Frequency Division Multiplexing，NC-OFDM)的出現為上述問題的解決提供了可能。認知無線電是一種智能無線通信技術，通過感知周圍無線發射環境，運用“理解-構建”的方法從環境中獲取傳輸信息，并通過改變自身傳輸參數來適應頻譜環境的變化，以“機會接入”的方式占用空閑頻譜，2004年5月，FCC發布通知，允許非授權用戶以機會接入的方式使用某些授權頻段。

NC-OFDM技術改進了傳統的OFDM技術，它利用頻譜感知和信道估計技術發現通信環境中的頻譜空洞，將數據的傳輸只建立在與頻譜空洞相對應的非連續子載波上，這就避免了對授權用戶干擾。認知無線電和NC-OFDM的核心思想是相同的，都是采用頻譜共享的方式與現有通信系統共同使用頻譜，以達到提高頻譜利用率的目的，緩解不斷增長的業務需求與日漸匱乏的頻譜資源之間的矛盾，因此基于CR的NC-OFDM衛星通信具有很好的研究價值和發展前景。

認知無線電理論使NC-OFDM系統能夠與授權用戶共享頻譜，因而可以極大地提高頻譜利用率，但目前其應用僅局限于地面無線通信，本方法將CR、NC-OFDM與衛星通信三者結合，并由此設計出一種基于CR的NC-OFDM衛星通信系統，提高衛星通信頻譜利用效率，緩解頻率資源緊張的現狀，并促進衛星移動通信系統與地面無線/移動通信網絡的融合。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種基于認知無線電的C/Ku頻段NC-OFDM衛星通信方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：