【科技】未来移动通信，也许没有基站也可以 － 西安交大殷勤业教授团队首

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年10月16日《陕西日报》第14版

本报记者张梅通讯员邓亚楠

十年前，你可能无法想象手机会成为家里的钥匙、电器开关和汽车娱乐系统。 &hellip代替电脑； &hellip；

今天，当这一切成为可能或实现的时候，你还能想象吗？ 几年后购买手机的人不是为了它做不到的功能，而是为了你帮助我通话，传播信号来获得一定的报酬。 这不是天方夜谭，而是科学家们设想的即将到来的扁平化通信中的典型场景。

当然，实现所有这一切的基础是无线通信技术的进步。 30年来，西安交通大学电子新闻工程学院殷勤业教授团队一直在做这一基础工作。 团队科研工作者们集中在无线通信应用基础研究行业，突破了以前传下来的研究，独创地提出了无线通信的空谱概念，处理了许多相关技术的课题。

开辟新的道路，发现可再生的通信资源

手机对我们来说不仅仅是打电话和发邮件。 查看网络、游戏和视频&hellip； &hellip； 手机功能的扩大，对新闻发布的速度、容量、安全性能的提高伴随着巨大的诉求。 但是，频谱资源的有限和贫困成为无线诉求的最大束缚。

无线频谱资源和煤、石油一样用不完，有限不能再生。 在一定的时间、区域、频域，一旦采用某个特定频带的频率资源，其他设备就不能再利用了。 为了开展无线服务，无线管理机构需要分配频谱资源。 面对无线通信迅速发展的挑战，更有效地利用有限的频谱资源和开发新的通信资源是无线通信行业的研究热点。

在这个过程中，殷勤教授团队开辟了另一条道路，大胆提出了空谱的概念:信号在空间中传递，在传递过程中必须占有一定的空间。 但是，只是，只是，只是，只是，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为。 因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为，因为。

也使用空间频谱，要处理的中心问题是信号的相互干扰。 团队通过技术手段，改变信号广播式的传递特征，将电磁信号约束在尽可能小的空间内，使不同空间的客户反复采用相同的频谱资源，以免相互干扰。 从这个角度来说，频谱意味着无线通信行业的可再生能源。

从空到实，切断前端开发先进机

如果空频谱是无线通信行业的可再生能源，该如何利用还存在很多课题。 利用多天线技术的开发采用空间光谱，是殷勤业教授团队的研究重点。 小组的主要成员王慧明教授介绍了利用多天线技术开发采用空间光谱，以集中式和分布式两种方法实现。

通过集中将多个天线排列成阵列状，意味着每增加一根天线，就在多个新闻路径即频率条件下，增加一个空域路径，使效率倍增。 同样，多个天线面临的问题和困难越来越多，对信号传输和解决技术的要求也在提高。 从1994年开始，殷勤教授在国内率先开展这项研究，承担了该行业中国最早的863个项目，建设了国内第一个用集中式多天线方法实现空域利用的智能天线验证系统平台，通过空域利用，采用了频谱 在此基础上，他们与国内某知名通信公司合作，共同开发了基于智能天线的小灵通基站，一举打破了海外企业的垄断，不仅大幅降低了基站的价格，而且在性能上也优于同类产品，在市场上得到了广泛应用。 王慧明教授说，实际上，我们现在的通信基站，无论是小灵通基站还是3g、4g基站，都是通过多天线阵列的阵列阵列来利用空频谱资源。 当然，天线数越多，空频谱资源的利用率也越高，系统越多越复杂。 现在采用4g标准的基站大致使用4~8根天线。 目前，团队与相关公司合作，建立了具有32根天线的军用抗干扰智能天线高速通信系统。 在智能天线技术的研究和产品化方面，这个团队走在了行业的前列。 在5g移动通信系统中，为了进一步提高频谱效率而采用数百根天线在5g智能天线技术的开发中一定是该团队占了先机。

随着云计算、物联网、未来蜂窝移动通信系统、无线传感器互联网等应用的迅速发展，合作无线通信已成为通信行业的重要技术。 协作无线通信一般在某个特定的环境、特殊的诉求下，一般的传输手段得不到满足，分散在不同地方的无线节点需要进行协作，从而实现可靠的通信。 随着合作无线通信研究和技术的进步，前述的扁平化通信时代可能会到来。 当然，协调通信的本质实际上是分散利用空光谱资源的方法。

但是分散空光谱利用面临着越来越多的复杂问题。 例如，位于不同空间位置的多个协作发送机发送信号到达接收机的时间和载波频率不同步，破坏协作信号的良好性质，使系统性能恶化。 因此，时间、频率的异步问题成为合作无线通信面临的最大问题。 在处理这个问题的过程中，殷勤教授团队提出了两大思路:一个是通过稍微保障同步的协商机制，使它们同步另一个是在允许存在一定的同步误差的情况下，通过稳健的信号设计，可靠的接收 该项目从2005年开始的9年间，从时频异步的发生机制入手，建立了时频异步的数学模型，系统地建立了时频异步下的合作信号发送理论和做法。 由于贡献突出，时频异步合作无线通信系统的信号设计和检测理论和做法获得了年陕西科技奖一等奖。 团队王慧明教授也因在这方面的贡献，博士论文获得了年全国优秀博士学位论文奖，入选了年教育部新世纪优秀人才支援计划。

补短板，从源头处理新闻安全问题

窃听、骚扰、诈骗&hellip； &hellip； 无线通信就像一把双刃剑，我们既丰富又方便，也面临着新闻安全的威胁。

新闻安全有典型的桶效应。 无线通信的介质是开放的，信号中继基站在空中传输，理论上有基站这样的设备就可以接收信号。 以往传来的方法是通过上层的加密认证机制确保通信的安全性。 但是，这些技术都不能对比地处理无线信号在空中的泄漏问题。 由于开放的特质，无线通信成为新闻安全的最短板。

因此，从无线信号传输本身的优势入手，是处理无线通信安全问题的根本方法。 空光谱提供了从源头处理安全问题的可能性。 王慧明教授解释说，空域的不同决定了不同顾客的渠道容量存在差异，可以牺牲一部分容量来保证隐私新闻的安全传输。 由空光谱绘制的无线信道具有多样化、唯一性、时变性、互质性等特征。 另一方面，它决定了新闻容量的一方面，无线信道具有天然的安全指纹和管道化传输的优点，收发和匹配两个指纹，在传输的物理层面上保障了新闻的安全。 也就是说，每个人收发新闻都有特有的指纹，指纹不一致，谁也得不到新闻。

弥补短板，不再受到新闻安全威胁可能不是梦想。