面向泛在頻譜信息實時更新與安全傳輸的動態頻譜分配方法

研究背景

傳統的頻譜感知協助數據庫更新頻譜信息需消耗大量能量和額外頻譜資源，同時在無感知基礎設施依托的陌生地域難以發揮作用。泛在部署的頻譜用戶本身是一個接收感知單元，能夠掌握實時信道體驗信息，可作為頻譜信息動態更新的補充。在利用泛在部署的頻譜用戶來協助數據庫更新頻譜信息框架下，頻譜用戶需要降低非法用戶對頻譜信息偵收威脅的同時還要將自身頻譜身份和信道體驗信息發送給頻譜管理端。因此，頻譜管理端為頻譜用戶分配頻譜時，不僅需要考慮電磁環境和干擾威脅情況，還需要考慮其頻譜身份和信道體驗信息等特定頻譜信息的安全傳輸問題。

團隊工作

針對此問題，國防科技大學張余副研究員團隊建立了應對惡意節點偵收威脅的頻譜信息安全傳輸模型，引入頻譜水印技術將頻譜信息隱藏在通信信號中，通過優化信道和功率資源配置來實現頻譜信息的安全傳輸，同時提出了一種基于頻譜信息更新策略和頻譜信息隱蔽傳輸的動態頻譜分配方法，利用降元處理將復雜的非線性非嚴格凸優化問題分解為簡單的嚴格凸優化問題和混合整數線性優化問題，通過差分凸優化、整數線性優化的聯合運用來實現動態頻譜分配的最優化。

該工作已發表在《電波科學學報》2023年第38卷第3期。（張余，錢鵬智，陳勇，何攀峰）

論文介紹

仿真分析了四分之一波長微帶線避雷器的不足，通過對分節微帶線、串聯電感的仿真優化，拓展了雷電保護電路的帶寬，仿真結果表明防護電路在1GHz到3GHz內具有良好的電壓駐波比即寬帶特性.利用電壓梯度法實現器件間的組合匹配，提高了雷電保護器的性能.實測結果表明,在注入組合波波形為1.2/50μs&8/20μs，電壓峰值10kV的雷電磁脈沖下，輸出殘壓為79V.

仿真實驗表明，相比功率優化、信道優化和隨機分配三種基準方法，所提的聯合優化方法能夠獲得更好的傳輸速率，通過設計擴頻增益、信道分配系數和功率分配關系構建動態頻譜分配模型，無線通信網絡能夠獲得近似最優的傳輸性能。

圖1動態頻譜管理系統框架

圖2不同優化方法下Rsum隨迭代次數的變化

圖3不同優化方法下Rsum隨擴頻增益G的變化

圖4不同優化方法下Rsum和Rave隨用戶數的變化

作者介紹

仿真分析了四分之一波長微帶線避雷器的不足，通過對分節微帶線、串聯電感的仿真優化，拓展了雷電保護電路的帶寬，仿真結果表明防護電路在1GHz到3GHz內具有良好的電壓駐波比即寬帶特性.利用電壓梯度法實現器件間的組合匹配，提高了雷電保護器的性能.實測結果表明,在注入組合波波形為1.2/50μs&8/20μs，電壓峰值10kV的雷電磁脈沖下，輸出殘壓為79V.

審核編輯：湯梓紅