近日，kaiyun開云官方網(wǎng)站2021級博士生葉智釩以第一作者身份在IEEE頂級期刊《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》（IEEE-JSAC）以長文形式發(fā)表題為“Low Ambiguity Zone: Theoretical Bounds and Doppler-Resilient Sequence Design in Integrated Sensing and Communication Systems”的研究論文，其導(dǎo)師周正春教授為論文第二作者。IEEE JSAC是IEEE頂級期刊，屬于JCR和中科院1區(qū)，也是CCF A類期刊。

通信感知一體化(ISAC)作為面向下一代無線網(wǎng)絡(luò)的一種全新的設(shè)計(jì)范式和關(guān)鍵使能技術(shù)，通過將通信與感知系統(tǒng)結(jié)合，充分利用通信感知互惠互利，從而更加有效地利用有限的無線資源并獲取性能增益。通感一體的機(jī)理在于利用無線信號將通信和感知數(shù)據(jù)從發(fā)射端傳送到接收端，并通過回波信號從物理環(huán)境中感知目標(biāo)信息。因此，與分立的通信或感知系統(tǒng)相比，ISAC系統(tǒng)具有兩個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢：1)高效利用無線資源獲得集成增益；2)通感互助互惠獲取協(xié)作增益。得益于這兩個(gè)優(yōu)勢，ISAC已被公認(rèn)為是下一代無線網(wǎng)絡(luò)（5G-Advanced，6G和WIFI 8）的關(guān)鍵使能技術(shù)。通信感知一體化的一個(gè)核心問題一體化波形的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一種新型復(fù)用波形，使之既能攜帶通信信息，又能用于雷達(dá)目標(biāo)探測。雖然目前已有一些備選波形能夠?qū)崿F(xiàn)通感一體，但波形性能的極限以及已有波形與性能極限之間的差距猶未可知。

圖1：通信感知一體化示意圖（圖片來源及版權(quán)：IEEE JSAC及論文作者）

該文以探測波形作為通信符號，首次量化了波形的局部探測性能與通信速率的理論邊界——模糊函數(shù)的低/零模糊區(qū)理論，并針對頻譜受限等新型應(yīng)用場景提出了相應(yīng)的模糊函數(shù)理論邊界。通過內(nèi)積定理和矩陣分析技術(shù)推導(dǎo)了制約波形參數(shù)關(guān)系的理論界，從而揭示了通感一體化波形性能的理論極限，為一體化波形的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。基于有限域中的Weil和理論以及組合設(shè)計(jì)中的差集理論，本文設(shè)計(jì)了四類達(dá)到理論邊界的最優(yōu)波形。新型波形不僅能以低復(fù)雜度快速生成，而且能在保證最優(yōu)探測性能的前提下傳輸信息，實(shí)現(xiàn)通信感知一體化。

圖2：模糊函數(shù)的低/零模糊區(qū)示意圖（圖片來源及版權(quán)：IEEE JSAC及論文作者）

該文得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9724170