基于认知无线电的超宽带卫星通信脉冲波形设计方法研究

超宽带（UWB）技术在卫星通信领域推广应用的瓶颈是UWB系统与窄带卫星通信系统的电磁兼容问题，基于认知无线电的UWB卫星通信脉冲波形设计方法将实现二者互不干扰地共享频谱。本项目研究适合卫星通信传输的UWB脉冲基函数的时频域特征，提出具有自适应陷波功能的脉冲波形产生方法；研究基于UWB卫星通信的认知无线电理论，提出通过动态频谱环境感知来控制UWB脉冲信号频谱掩模的波形控制算法，有效地避开窄带系统占用率高的频段；建立UWB卫星信道模型，研究UWB信号在卫星通信信道的传输性能以及在系统互扰条件下的误码特性，验证脉冲波形设计算法的可行性和有效性。UWB系统能够与窄带系统共享频谱，因而可以极大地提高频谱利用效率，但目前其应用仅局限于室内外短距离无线互连，与窄带系统的电磁兼容问题一旦得到突破，UWB技术将在卫星通信领域具有广阔的应用前景，卫星通信频率资源匮乏的现状将得到有效地改善。

UWB技术在卫星通信领域推广应用的瓶颈是UWB系统与窄带卫星通信系统的电磁兼容问题。在短距离通信领域,UWB系统能够与窄带系统共享频谱的主要原因是FCC严格限制了其发射功率密度，而将UWB技术应用到卫星通信，远距离传输势必要增加其发射功率，这就会面临到共享频谱下的互扰问题。. 本项目着眼于此问题，研究基于认知无线电的卫星通信信号感知方法，包括基于能量检测的卫星通信频谱感知算法、基于独立分量分析的信号分选方法和卫星通信信号信道编码识别方法。目前CR技术的研究热点在使认知无线电系统具有能感知周围环境特别是频谱操作环境的特性，而本项目结合卫星通信的环境特点和信号特点，把CR系统认知的功能从频谱感知提升到了信号分选、编码识别等细微特征的感知，并提出了行之有效的分选和识别方法。. 设计了UWB卫星通信频谱感知模型软件，模拟宽带卫星信号频谱背景，采用能量检测的方法探测卫星信号频谱空洞，并将探测结果作为参数传递给UWB脉冲波形产生器，动态构建UWB卫星通信信号辐射掩模，使UWB脉冲波形具有频带自适应能力，能够自适应地避开已授权的无线电频带，实现对卫星频谱资源的充分利用。. 建立了UWB与窄带卫星通信系统共存条件下的链路模型，提出了将基于LDPC码的MPPM 比特符号映射的系统体制用于UWB卫星通信的构想。应用本文提出的正弦调制高斯脉冲设计方法，仿真了UWB系统与窄带卫星通信系统的发射与接收过程，进行了合理的链路设计，在保障系统正常工作的条件下使互扰降至最低，得到了一些有参考价值的降低互扰的系统设计参数，并验证了基于认知无线电的UWB脉冲波形产生方法的有效性和可行性。. 本项目完成研究报告一份，模型软件两套，发表高质量学术论文十余篇，获军队科技进步二等奖1项，支持培养博士研究生1名，完成了预期目标。