Robust channel selection and power control for HF communications

Metoder, frekvensval och effektfördelning, för att öka HF-kommunikationens robusthet har varit en del av två forsknings- och teknikutvecklingsprojekt (FoT) som finansieras av Försvarsmakten. Arbetet initierades under 2012 och har fortsatt fram till 2015 och kommer att avslutas med denna rapport. Denna rapport sammanställer de arbeten som har utförts från det första projektet fram tills nu. Den viktigaste tillämpningen för denna forskning har varit taktisk marin kommunikation. Därför är många exempel och trafikscenarier marint fokuserade. Resultaten är dock allmänna, så de är tillämpbara även för andra scenarier. Fokus i arbetet har varit att förbättra resursfördelningen när det gäller val av frekvens och effektallokering, genom att inkludera information om lokala interferenser hos mottagarna. För att utnyttja information är första steget att mäta och karakterisera störningsmiljön vid mottagarna. I det enklaste fallet beaktas endast interferensernas medeleffekt. Medeleffekten är tillräcklig för att karakterisera interferenserna, om de kan antas vara vitt Gaussiskt brus. När så inte är fallet måste interferensernas impulsaktighet beaktas av metoderna. För att bättre kunna fördela de tillgängliga resurserna måste därför både medeleffekten och impulsaktigheten hos interferenserna tas om hand i resursfördelningen. Metoder för frekvensval och effektallokering, som utnyttjar olika nivåer av information om den lokala störningsmiljön, föreslås och analyseras i denna rapport. Såväl enskilda transmissionslänkar, som multicast och broadcast beaktas. Begreppet interferensbaserat frekvensval för HF kommunikation presenteras och implementationsaspekter för metoden diskuteras. Flera olika metoder för interferensbaserat frekvensval föreslås och analyseras, där både Gaussiska och impulsaktiga interferenser beaktas. En avvägning mellan introducerad overhead-kostnad, för att överföra informationen om mottagarnas interferensmiljö, och prestandavinst med att använda informationen redovisas. Vidare redovisar rapporten effektallokering för en uppsättning av parallella kanaler som utsätts för impulsstörningar. Den optimala effektallokering som maximerar kanalkapaciteten presenteras här. Specialfallet med frekvensval, där all den tillgängliga effekten är allokerad till en enda kanal beaktas också. Slutligen redovisas en analys av effektfördelning för samlokaliserade sändtagare, där tolkningar av den strategi som minimerar den totala sändningseffekten med begränsningar på SNR presenteras. I alla tillämpningar som studeras i den här rapporten, kan man se fördelar av att inkludera information om den lokala interferensmiljön i proceduren för resursallokering. Dessutom, om bruset är impulsivt kan prestanda förbättras genom att även inkludera information om brusets impulskaraktär. Spridning av denna information i nätet är väsentlig och måste göras på lämpligt sätt.