基于导频图案调制的多载波抗干扰技术研究

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has been a class of promising physical lay transmission techniques in broadband wireless communications. However, the performance of OFDM demodulation depends on the accuracy of channel estimation. Hence, if the pilots are attacked, the system performance will be degraded severely. For solving this problem, this project proposes pilot pattern modulation (PPM) based multicarrier anti-jamming communication systems, aiming at making a balanced tradeoff between spectrum efficiency and anti-jamming capability, by breakthrough the limitation of the number and energy of the pilot symbols. .Firstly, through theoretical analysis and derivation, we will get the expression of capacity and bit-error rate (BER) performance, so as to offer theoretical proofs for the optimization of system transceiver. Secondly, we will propose more robust pilot pattern from the aspects of frequency and power domain and will also design OFDM signals with lower peak-to-average power ratio. Lastly, we will develop detection and estimation techniques for pilot pattern modulation OFDM systems, to prove the advantage of the proposed system on typical jamming channels. The research results of this project can improve the transmission theory of pilot pattern modulation multicarrier anti-jamming systems, so the research is with important theoretical and economical values for applying to broadband anti-jamming wireless communications.

OFDM已经成为宽带移动通信物理层的重要传输技术。然而，OFDM的解调性能依赖于信道估计的准确度，从而当导频受到干扰时，系统性能将严重恶化。为了解决这个问题，本项目提出了基于导频图案调制的多载波抗干扰通信系统，旨在突破传统导频抗干扰设计的数量和能量限制，在频谱效率和抗干扰能力之间获得更好的平衡。首先，通过理论推导分析，获得导频图案调制系统的容量和误码率性能的表达式，为收发信机的优化设计提供理论依据；其次，针对密集导频，从频域和功率域不同角度，提出具有更强抗干扰能力的导频图案，以及具有更低峰均比特性的信号设计方法；最后，发展导频图案调制的信号检测与估计技术，在各种典型干扰场景下，提供优于传统技术的误码率性能。本项目的研究成果有望完善基于导频图案调制的多载波抗干扰理论，并有望应用于宽带无线抗干扰通信系统，具有重要的理论及经济价值。

本项目突破了传统正交频分多址系统的技术框架，在发射端引入了导频图案调制的新思想，建立了基于导频图案调制的多载波抗干扰通信系统。在保证系统传输效率基础上，突破了传统导频抗干扰设计的数量和能量限制，在频谱效率和抗干扰能力之间获得了更好的平衡。在理论成果方面，项目工作严格执行了初期所预定的研究路线和方法，实现了预定的研究目标并在以下三个研究点取得突破：(1)通过理论分析，建立了可分析的模型，用于描述导频图案调制接收机性能问题，通过分析导频图案检测、信道估计与数据传输性能的相互关系，给出了导频图案设计的理论依据；(2)研究了导频图案调制系统的接收端检测算法，针对随机导频图案放置的特殊场景，提出了一系列基于最大似然判决的最优及次优信号检测技术，探索了传输检测算法的性能上限；(3)研究了高能效的导频序列设计方案，针对稀疏导频放置特点，提出了一种高能效的导频图案设计方法，以提升系统的有效传输效率和能量效率。上述研究成果可以应用于下一代基于多载波调制蜂窝移动通信系统中，具有较广的应用前景。在项目团队建设和人员组织上，本项目建立了一支高水平的研究团队，投入了大量的研究人力。本项目严格按照计划执行，超额完成了预定的研究内容和考核指标。