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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點,為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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面向星地通信下行鏈路的彈性頻譜感知技術(shù)提出

2025-04-17 上海高等研究院
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隨著第六代移動通信技術(shù)(6G)向天地一體化全域覆蓋目標邁進,星地通信成為實現(xiàn)全球無縫連接的核心支柱。然而,大規(guī)模低地球軌道衛(wèi)星部署帶來的頻譜資源稀缺與高動態(tài)信道環(huán)境的疊加效應,制約頻譜感知技術(shù)的精度和效率。動態(tài)頻譜感知技術(shù)可實時探測頻譜空穴、提升系統(tǒng)的整體頻譜利用率,但在多衛(wèi)星覆蓋場景下易因感知盲區(qū)而引發(fā)同頻干擾,同時難以應對衛(wèi)星高速運動導致的信道狀態(tài)劇烈波動,進而引發(fā)檢測概率下降。上述問題已成為制約6G天地一體化網(wǎng)絡規(guī)模化部署的瓶頸。

中國科學院上海高等研究院研究員胡宏林和徐天衡團隊,提出了面向星地通信下行鏈路的彈性頻譜感知技術(shù),通過動態(tài)分區(qū)域感知與自適應切片融合機制,尤其適用于低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡在高動態(tài)信道下實現(xiàn)頻譜資源的高效利用與干擾抑制。

研究設(shè)計了多層低地球軌道衛(wèi)星協(xié)同架構(gòu)。其中,主衛(wèi)星為高軌靜態(tài)用戶,次衛(wèi)星為低軌動態(tài)用戶。研究結(jié)合循環(huán)延遲分集技術(shù)嵌入信號特征標簽,通過接收端特征值與動態(tài)閾值比對,實現(xiàn)頻譜占用狀態(tài)的精準判斷。

以此為基礎(chǔ),研究構(gòu)建出“靜態(tài)-彈性-剛性”多區(qū)域聯(lián)合感知框架?;谛l(wèi)星軌道高度差、相對速度和波束覆蓋范圍,研究將感知區(qū)域劃分為靜態(tài)區(qū)(信道穩(wěn)定,采用傳統(tǒng)特征檢測)、彈性區(qū)(中等動態(tài),引入切片感知)和剛性區(qū)(極高速動態(tài),優(yōu)化子窗口融合)。研究通過理論推導得到各區(qū)域虛警概率與檢測閾值的閉式解,并依此提出基于多普勒頻移與相干時間的動態(tài)切片算法。具體而言,在彈性區(qū)與剛性區(qū),將長感知窗口分割為多個子窗口,分別提取信號特征并疊加融合,抑制噪聲干擾,同時利用信道動態(tài)性帶來的分集增益提升檢測性能。實驗表明,在信噪比為-10 dB至-5 dB的典型高干擾場景下,這一技術(shù)可將虛警概率穩(wěn)定控制在0.1的典型閾值水平,且較傳統(tǒng)方法平均提升檢測概率28.3%。該技術(shù)優(yōu)于現(xiàn)有方案,展現(xiàn)出較強的魯棒性,為星間同頻干擾抑制提出了新方向。

相關(guān)研究成果以Elastic Spectrum Sensing: An Adaptive Sensing Method for Non-Terrestrial Communication under Highly Dynamic Channels為題,發(fā)表在IEEE Transactions on Wireless Communications上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、上海市6G重點項目、北京市自然科學基金等的支持。

論文鏈接

不同區(qū)域中低地球軌道衛(wèi)星傳輸下的頻譜感知模型

打印 責任編輯:侯茜

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