为在月球建立长期驻留的月面科研基地,实现局部网络的通信覆盖,提出了月球通信塔(lunar communication tower,LCT)的模型设计方法和多基站的部署方案。通过对月面探测任务与月表多设施通信网络的需求分析,设计了LCT的功能模块和模型结...为在月球建立长期驻留的月面科研基地,实现局部网络的通信覆盖,提出了月球通信塔(lunar communication tower,LCT)的模型设计方法和多基站的部署方案。通过对月面探测任务与月表多设施通信网络的需求分析,设计了LCT的功能模块和模型结构。引入基于地理信息的覆盖场强预测模型,结合月表地形对通信链路的损耗影响,评估了多基站通信塔的有效覆盖与传输速率指标。在部署方案上,首先,在月球南极光照区范围内采用遍历法得到覆盖平均场强最大的主基站部署位置;随后,采用遗传算法最大化主基站半径10 km范围内的覆盖场强,对月球表面特定区域进行搜索,获取多个副基站的最佳部署位置;最后,针对集中式和分布式通信塔主、副基站的部署方案,进行了对应于CCSDS Proximity-1协议、长期演进(long term evolution,LTE)、Wi-Fi制式下覆盖性和传输速率的仿真分析,充分验证了月表多设施通信网络建设的可行性。展开更多
在下一代无线通信网络中,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications, ISAC)通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式实现感知与通信的融合,从而在进行信息传递的同时,感知环境中的物体的方位角度、距离、速度等信息。为进...在下一代无线通信网络中,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications, ISAC)通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式实现感知与通信的融合,从而在进行信息传递的同时,感知环境中的物体的方位角度、距离、速度等信息。为进一步提高资源利用率和一体化系统集成度,一体化信号设计和信号处理成为了ISAC的主要任务之一。作为信号处理中的一项基本流程,信道估计是高速数据传输和波束成形的先决条件,也是环境感知和参数估计的基础,因此准确的信道估计结果对感知和数据传输都至关重要。本文针对基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号在动态场景下的高导频开销问题,设计并实现了一种高效的时变信道估计与解调方案,并将其运用到通信感知一体化系统中。首先,本文设计了一种无导频的OFDM信号作为ISAC信号,仅依靠较短的前导码获取合适的初始信道估计值;接着提出了联合时变信道估计与数据解调的迭代算法,旨在利用数据辅助信道估计;最后,为了进一步提高动态场景下的信道估计精度,本文提出了一种鲁棒的基于卡尔曼滤波技术的数据辅助的时变信道跟踪算法。仿真表明本文设计的联合信号处理算法能在降低导频开销的同时,仅仅使用几次迭代就能显著提升时变信道估计和数据解调性能;本文还通过蒙特卡洛实验统计了所提方案的最大有效频谱效率,结果表明本文所提方法相比较传统能提高在高动态场景下的效率、鲁棒性和实用性;最后,本文还通过数值实验验证在多径环境中的目标感知功能,表明了本文的一体化信号适用于感知通信一体化系统,且本文设计的算法能提升通信和感知性能。展开更多
文摘为在月球建立长期驻留的月面科研基地,实现局部网络的通信覆盖,提出了月球通信塔(lunar communication tower,LCT)的模型设计方法和多基站的部署方案。通过对月面探测任务与月表多设施通信网络的需求分析,设计了LCT的功能模块和模型结构。引入基于地理信息的覆盖场强预测模型,结合月表地形对通信链路的损耗影响,评估了多基站通信塔的有效覆盖与传输速率指标。在部署方案上,首先,在月球南极光照区范围内采用遍历法得到覆盖平均场强最大的主基站部署位置;随后,采用遗传算法最大化主基站半径10 km范围内的覆盖场强,对月球表面特定区域进行搜索,获取多个副基站的最佳部署位置;最后,针对集中式和分布式通信塔主、副基站的部署方案,进行了对应于CCSDS Proximity-1协议、长期演进(long term evolution,LTE)、Wi-Fi制式下覆盖性和传输速率的仿真分析,充分验证了月表多设施通信网络建设的可行性。
文摘在下一代无线通信网络中,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications, ISAC)通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式实现感知与通信的融合,从而在进行信息传递的同时,感知环境中的物体的方位角度、距离、速度等信息。为进一步提高资源利用率和一体化系统集成度,一体化信号设计和信号处理成为了ISAC的主要任务之一。作为信号处理中的一项基本流程,信道估计是高速数据传输和波束成形的先决条件,也是环境感知和参数估计的基础,因此准确的信道估计结果对感知和数据传输都至关重要。本文针对基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号在动态场景下的高导频开销问题,设计并实现了一种高效的时变信道估计与解调方案,并将其运用到通信感知一体化系统中。首先,本文设计了一种无导频的OFDM信号作为ISAC信号,仅依靠较短的前导码获取合适的初始信道估计值;接着提出了联合时变信道估计与数据解调的迭代算法,旨在利用数据辅助信道估计;最后,为了进一步提高动态场景下的信道估计精度,本文提出了一种鲁棒的基于卡尔曼滤波技术的数据辅助的时变信道跟踪算法。仿真表明本文设计的联合信号处理算法能在降低导频开销的同时,仅仅使用几次迭代就能显著提升时变信道估计和数据解调性能;本文还通过蒙特卡洛实验统计了所提方案的最大有效频谱效率,结果表明本文所提方法相比较传统能提高在高动态场景下的效率、鲁棒性和实用性;最后,本文还通过数值实验验证在多径环境中的目标感知功能,表明了本文的一体化信号适用于感知通信一体化系统,且本文设计的算法能提升通信和感知性能。
