面向泛在频谱信息实时更新与安全传输的动态频谱分配方法

研究背景

传统的频谱感知协助数据库更新频谱信息需消耗大量能量和额外频谱资源，同时在无感知基础设施依托的陌生地域难以发挥作用。泛在部署的频谱用户本身是一个接收感知单元，能够掌握实时信道体验信息，可作为频谱信息动态更新的补充。在利用泛在部署的频谱用户来协助数据库更新频谱信息框架下，频谱用户需要降低非法用户对频谱信息侦收威胁的同时还要将自身频谱身份和信道体验信息发送给频谱管理端。因此，频谱管理端为频谱用户分配频谱时，不仅需要考虑电磁环境和干扰威胁情况，还需要考虑其频谱身份和信道体验信息等特定频谱信息的安全传输问题。

团队工作

针对此问题，国防科技大学张余副研究员团队建立了应对恶意节点侦收威胁的频谱信息安全传输模型，引入频谱水印技术将频谱信息隐藏在通信信号中，通过优化信道和功率资源配置来实现频谱信息的安全传输，同时提出了一种基于频谱信息更新策略和频谱信息隐蔽传输的动态频谱分配方法，利用降元处理将复杂的非线性非严格凸优化问题分解为简单的严格凸优化问题和混合整数线性优化问题，通过差分凸优化、整数线性优化的联合运用来实现动态频谱分配的最优化。

该工作已发表在《电波科学学报》2023年第38卷第3期。（张余，钱鹏智，陈勇，何攀峰）

论文介绍

仿真分析了四分之一波长微带线避雷器的不足，通过对分节微带线、串联电感的仿真优化，拓展了雷电保护电路的带宽，仿真结果表明防护电路在1GHz到3GHz内具有良好的电压驻波比即宽带特性.利用电压梯度法实现器件间的组合匹配，提高了雷电保护器的性能.实测结果表明,在注入组合波波形为1.2/50μs&8/20μs，电压峰值10kV的雷电磁脉冲下，输出残压为79V.

仿真实验表明，相比功率优化、信道优化和随机分配三种基准方法，所提的联合优化方法能够获得更好的传输速率，通过设计扩频增益、信道分配系数和功率分配关系构建动态频谱分配模型，无线通信网络能够获得近似最优的传输性能。

图1  动态频谱管理系统框架

图2  不同优化方法下Rsum随迭代次数的变化

图3  不同优化方法下Rsum随扩频增益G的变化

图4  不同优化方法下Rsum和Rave随用户数的变化

作者介绍

仿真分析了四分之一波长微带线避雷器的不足，通过对分节微带线、串联电感的仿真优化，拓展了雷电保护电路的带宽，仿真结果表明防护电路在1GHz到3GHz内具有良好的电压驻波比即宽带特性.利用电压梯度法实现器件间的组合匹配，提高了雷电保护器的性能.实测结果表明,在注入组合波波形为1.2/50μs&8/20μs，电压峰值10kV的雷电磁脉冲下，输出残压为79V.

审核编辑：汤梓红