第六代移動(dòng)通信技術(shù)（6G），正加速邁向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用落地，面向未來萬物互聯(lián)的下一代物聯(lián)網(wǎng)將成為其核心應(yīng)用場(chǎng)景之一。在此趨勢(shì)下，如何在有限頻譜資源條件下支撐海量異構(gòu)終端的接入，成為亟待解決的關(guān)鍵問題。非正交多址（NOMA）因其高效的用戶復(fù)用能力，被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，而頻譜感知技術(shù)因可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜重用，是實(shí)現(xiàn)頻譜資源利用率有效提升的關(guān)鍵手段。然而，當(dāng)前頻譜感知方法大多面向正交接入場(chǎng)景，對(duì)于多用戶非正交系統(tǒng)中的頻譜利用存在明顯局限，尤其在功率疊加、多用戶干擾、誤警波動(dòng)等方面難以滿足6G物聯(lián)網(wǎng)的精細(xì)化頻譜管理需求。因此，構(gòu)建適配多用戶NOMA系統(tǒng)的高精度頻譜感知機(jī)制，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)總體吞吐量與通信魯棒性具有重要意義。
針對(duì)上述問題，中國科學(xué)院上海高等研究院聯(lián)合上海大學(xué)、北京科技大學(xué)、加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)等，提出了一種適用于非正交多址上行通信系統(tǒng)的多軌道頻譜感知方法，實(shí)現(xiàn)了在多用戶干擾及不確定發(fā)射環(huán)境下的頻譜空穴高效識(shí)別與利用。
研究人員圍繞多用戶非正交干擾下頻譜空穴的高精度識(shí)別問題展開系統(tǒng)研究，針對(duì)現(xiàn)有頻譜感知技術(shù)在NOMA系統(tǒng)中，面臨的多用戶干擾放大、檢測(cè)邊界模糊及閾值穩(wěn)定性差等挑戰(zhàn)，首次引入軌道建模思想，將每個(gè)非正交用戶在功率-頻域中的傳輸情況抽象為軌道特征軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)非完全占用頻譜的結(jié)構(gòu)性重構(gòu)。基于此，研究人員提出兩階段頻譜感知框架：在第一階段，通過循環(huán)延遲分集處理結(jié)構(gòu)增強(qiáng)用戶特征的可分辨性，對(duì)不同用戶進(jìn)行初步軌道估計(jì)；在第二階段，結(jié)合軌道覆蓋特征與信道狀態(tài)，對(duì)用戶軌道進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，并自適應(yīng)調(diào)整感知閾值，使算法在不同用戶密度、信道質(zhì)量及干擾環(huán)境下均能維持穩(wěn)定性能。研究人員進(jìn)一步推導(dǎo)了3個(gè)用戶下封閉形式的最優(yōu)感知閾值表達(dá)式，并證明其對(duì)任意用戶數(shù)均具有可擴(kuò)展性與穩(wěn)定性，為后續(xù)NOMA用戶的大規(guī)模部署提供了可計(jì)算的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，且所提算法顯著提升了對(duì)主用戶狀態(tài)的判別精度。仿真結(jié)果表明，在5dB信噪比情況下，該多軌道頻譜感知方法，相比傳統(tǒng)NOMA方法，在系統(tǒng)平均吞吐量方面提升了30%，并將虛警概率穩(wěn)定控制在10%以內(nèi)，且在用戶密集度提升的場(chǎng)景下仍具備良好的可遷移性與魯棒性。
該研究在理論模型上實(shí)現(xiàn)了頻譜感知與非正交接入機(jī)制的深度融合，并在工程實(shí)現(xiàn)上具備低復(fù)雜度、高適應(yīng)性及強(qiáng)魯棒性的優(yōu)勢(shì)，為面向6G的彈性頻譜管理與動(dòng)態(tài)資源調(diào)度提供了切實(shí)可行的技術(shù)方案，對(duì)于構(gòu)建大規(guī)模物聯(lián)接入的新一代通信系統(tǒng)具有重要推動(dòng)作用。
相關(guān)研究成果以Multi-Orbit Spectrum Sensing for Uplink NOMA System Towards Next-Generation IoT Networks為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Wireless Communications上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、北京市、上海市等的支持。
論文鏈接
物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下多用戶上行傳輸?shù)念l譜感知模型
不同信噪比時(shí)，該技術(shù)與傳統(tǒng)NOMA技術(shù)在3個(gè)用戶情況下的檢測(cè)概率、虛警概率（左圖）和吞吐量性能曲線（右圖）
本文鏈接：多軌道非正交多址融合頻譜感知研究取得進(jìn)展http://www.sq15.cn/show-12-1694-0.html
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