[00932765]认知短波通信关键技术研究及应用

随着国民经济持续发展、国家利益日益拓展、军队信息化进程不断加快，对公共信息基础设施的依赖程度越来越高，而地球表面80%以上为海洋、沙漠和山区，难以修建固定通信设施。短波通信全球覆盖、通联便捷、组网灵活的特点，已成为国家公共信息基础设施的重要组成部分，是领海主权维护、地震监测、海洋渔业、地质勘探、水文遥测等领域最主要的通信手段。特别在发生自然灾害时，短波通信具有其它通信方式不可比拟的应急通信能力。但传统短波通信存在通信盲区、用户入网困难、通信质量不稳定等缺点，迫切需要引入认知无线电技术，进一步提升短波通信的保障能力。项目组从2005年开始对认知无线电的多项关键技术进行研究，先后承担了国家863项目“无线区域网环境感知与资源捷变技术研究”和“基于认知引擎的无线网络建模与关键技术研究”。在863项目的理论研究过程中，同期展开与国营714、750、769等国内主要短波通信设备生产企业的密切合作，针对传统短波通信自动化、智能化以及网络化能力差的问题，创新性的提出了认知短波通信的概念，构建了基于认知引擎的短波通信体系架构，突破了频率动态优选、信道捷变、空间协同数据传输等关键技术，并逐步将研究成果应用于短波通信设备和短波通信网络产品的研发和生产中。项目构建了基于认知引擎的短波通信系统体系结构，引入信道探测、主动认知、数据融合、智能决策等认知引擎组成模块，实现短波通信广域组网，有效消除通信盲区；提出了基于历史数据挖掘的快速信道探测机制，实现了扫描次序动态优化和最优探测停止，使通信双方不再束缚于预设的频率集，同时大大降低了信道探测时延，缩短用户入网时间，提高用户接入概率；提出基于信道可用剩余时间预测的信道捷变机制，利用长期统计值和瞬时观测值建立短波信道质量变化的随机拟合模型，用贝叶斯学习预测当前信道的剩余可用时间，择机启动快速探测，实现信道捷变，大大降低短波电台的链路中断率、缩短信道切换时间和提升吞吐量；提出基于可信融合的多台站空间协同数据传输方法，在基于空间协同的多台站协同数据传输架构基础上，通过多维联合优化选择参与空间协同的固定台站，利用基于信道质量信息的可信数据融合有效提高对机动用户的通信保障能力。2009年以来，项目系列成果广泛应用于国家应急通信、国家人防信息化、国家地震监测、大气及水文探测、渔政林业和远洋运输等领域，应用范围覆盖青海、内蒙古、浙江、四川、江苏等多个省市，各类短波通信产品先后出口到印尼、越南、巴基斯坦、叙利亚、尼日利亚、苏丹等国家，截止2011年1月，采用认知无线电技术的系列短波设备共交付2068台套，累计产值1.24亿元。共申请34项国家发明专利、5项国际发明专利和2项美国发明专利，获得9项国家发明专利授权；发表论文80余篇，其中SCI检索30篇；培养13名博士研究生和48名硕士研究生并完成了学位论文。以项目研究内容为主要技术支撑点，2013年成功申报国家短波通信工程技术研究中心，为我国短波通信事业的不断发展做出了突出贡献。