基于OFDM的无线宽带网络设计与优化

工业无线网络是工业信息化的关键技术,有着严格的实时性与可靠性的通信需求。本项目以钢铁工业监测系统为应用范例，利用认知无线电的认知性与适变性，探索工业认知无线电频谱感知与资源管理的科学方法，建立认知无线电面向工业应用的协议与性能评估体系。主要研究内容有：(１)基于认知的频谱感知，包括频域内基于信号盲检测的频谱感知与分布式合作频谱感知；(２)基于认知的路由、信道规划与中继技术研究，包括面向时、空、频域特性的路由与频谱规划，基于中继的差错控制；(３)工业认知无线网络的安全机制研究，即开发轻量级、频谱同步的加密算法与路由安全策略；(４)工业认知无线网络有效信道容量分析与优化，包括联合性能与干扰限制的有效信道容量建立与基于部分信道状态的功率控制；(５)面向工业的认知无线电协议测试平台开发。本项目有望在理论与技术层面上有所突破和创新，为认知无线电的工业应用奠定理论和技术基础。

由于高速铁路无线信道存在着测量效率低、测量数据少、测试条件难以保障等难点，至今世界范围内尚没有公认的可信、可用的高铁宽带无线信道模型。信道模型的缺位已经成为阻碍面向高铁的新一代宽带移动通信系统研究的瓶颈。本课题采用时频域信道建模方法- - 几何随机散射理论和传播图理论，针对高铁平原和U型槽两种典型场景，研究无线信道延时域、频率域、角度域的衰落特征，推导时频空相关函数闭式解，探讨电波在高铁典型场景中的传播规律。同时，利用本团队已有的高铁典型场景下的单天线信道测量数据及本课题准备实施的多天线测量数据，采用组合优化方案，对理论信道模型进行校准和验证。本课题的开展，突破传统的基于测量的信道建模技术，将理论建模方法和实际测量数据相结合，构建更为准确的高铁无线信道数学模型，将更好的为高铁场景下通信系统链路级仿真和样机试验提供理论基础和试验保证。