特邀策劃人

費(fèi)澤松北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師。工信部重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室副主任，IEEE、中國(guó)電子學(xué)會(huì)和中國(guó)通信學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。長(zhǎng)期從事4G/5G/6G移動(dòng)通信與多媒體信號(hào)處理領(lǐng)域的教學(xué)和科學(xué)研究工作，先后主持和參加了包括國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃課題等20多項(xiàng)重點(diǎn)科研任務(wù)，發(fā)表SCI檢索論文60余篇，曾4次榮獲國(guó)際會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)；授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng)。榮獲中國(guó)電子學(xué)會(huì)2019年自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(排名1)1項(xiàng)。

內(nèi)容導(dǎo)讀

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的商用及其在垂直行業(yè)應(yīng)用的探索和發(fā)展，B5G及下一代無(wú)線(xiàn)通信6G網(wǎng)絡(luò)的愿景逐漸進(jìn)入學(xué)者的研究視野。B5G將持續(xù)提高通信速率，通過(guò)采用更高頻段作為信號(hào)載體，以實(shí)現(xiàn)太比特每秒量級(jí)的數(shù)據(jù)速率。同時(shí)，伴隨網(wǎng)絡(luò)性能的增強(qiáng)拓展，B5G的適用空間將進(jìn)一步拓展至海、空、天等跨維度區(qū)域。此外，基于人工智能這一載體，并與探測(cè)技術(shù)相結(jié)合以形成通信探測(cè)一體化的多功能智能化系統(tǒng)是B5G未來(lái)的重要研究方向之一。B5G技術(shù)將在多維度上不斷完善，最終演變?yōu)榉涸谥悄苋诤闲畔⒕W(wǎng)絡(luò)。

由于當(dāng)前對(duì)于B5G仍屬于探索階段，存在著諸多影響B(tài)5G發(fā)展的重大問(wèn)題，包括如何保證其傳輸速度、時(shí)延以及穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，如何融合地面蜂窩網(wǎng)與衛(wèi)星通信以實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，如何完成人工智能在通信系統(tǒng)中的實(shí)際部署，如何在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)探測(cè)功能和通信功能的高性能有機(jī)結(jié)合等。為了解決這些問(wèn)題，需要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)、物理層接入技術(shù)以及信號(hào)新載體等多個(gè)角度對(duì)B5G通信技術(shù)進(jìn)行探索。鑒于此，我們組織了本專(zhuān)題，主要討論B5G物理層增強(qiáng)技術(shù)、非地面接入網(wǎng)、智能信號(hào)處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)與智能計(jì)算融合等多個(gè)方面。

論文《面向空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)》對(duì)空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中的天基網(wǎng)絡(luò)、空基網(wǎng)絡(luò)、地基網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)(MEC)分別進(jìn)行了概述，并討論了引入MEC技術(shù)對(duì)空天地一體化網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。其次，分別對(duì)低軌衛(wèi)星-MEC融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、高空平臺(tái)-MEC融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無(wú)人機(jī)-MEC融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及空天地一體化網(wǎng)絡(luò)-MEC融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了介紹，并討論了這4種架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景。最后，探討了空天地一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中安全性、移動(dòng)性管理等關(guān)鍵性挑戰(zhàn)問(wèn)題。

智能反射面是一種全新的革命性技術(shù)，它可以通過(guò)在平面上集成大量低成本的無(wú)源反射元件，智能地重新配置無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境，從而顯著提高無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的性能?！吨悄芊瓷浔砻鏌o(wú)線(xiàn)通信的信道估計(jì)與幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》概述了智能反射表面的研究背景，總結(jié)了面向智能無(wú)線(xiàn)環(huán)境應(yīng)用的智能反射表面研究現(xiàn)狀，包括硬件參數(shù)、算法實(shí)現(xiàn)及在物理層安全方向的應(yīng)用，指出了現(xiàn)有工作尚未考慮的問(wèn)題。其次，在分析基于反射面無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于智能反射面無(wú)線(xiàn)通信的幀結(jié)構(gòu)及信道估計(jì)方法。

地面移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)與航天技術(shù)等的高速發(fā)展使得太赫茲通信系統(tǒng)備受關(guān)注，其中太赫茲調(diào)制器負(fù)責(zé)將基帶信號(hào)調(diào)制到太赫茲頻段，是太赫茲通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，也是近年來(lái)太赫茲通信硬件系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。《面向通信系統(tǒng)的太赫茲調(diào)制技術(shù)進(jìn)展現(xiàn)狀》介紹了太赫茲調(diào)制器的電子學(xué)實(shí)現(xiàn)手段，通過(guò)介紹不同方案實(shí)現(xiàn)的太赫茲調(diào)制器以及使用這幾種太赫茲調(diào)制方案的典型通信系統(tǒng)，分析比較了不同實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題。雖然，太赫茲無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)可以支持上Gbit/s的傳輸速率，但是目前對(duì)于太赫茲無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)的MAC層研究較少，如何用現(xiàn)有的條件實(shí)現(xiàn)太赫茲無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)MAC層協(xié)議是亟待解決的問(wèn)題?！痘贔PGA的太赫茲高速M(fèi)AC協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》借助FPGA實(shí)現(xiàn)了太赫茲無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)MAC層基本功能，并采用波束賦形新機(jī)制，減少了節(jié)點(diǎn)發(fā)送的等待時(shí)間，加快了端到端的數(shù)據(jù)傳輸，提高了端到端的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

無(wú)線(xiàn)信道密鑰生成技術(shù)是物理層安全技術(shù)研究的重要分支，其主要利用無(wú)線(xiàn)信道的互易性、時(shí)變性及空間去相關(guān)性在合法方之間共享相同的密鑰，用于后續(xù)加密手段中。無(wú)線(xiàn)信道密鑰生成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要一個(gè)固定的密鑰分發(fā)設(shè)施，并且安全性不依賴(lài)于算法的計(jì)算復(fù)雜性，因此在物聯(lián)網(wǎng)中的車(chē)聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信及智能家居等設(shè)備資源有限的應(yīng)用中更加體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)作為一種輕量級(jí)密鑰分配工具而愈加受重視?！稛o(wú)線(xiàn)信道密鑰生成技術(shù)綜述》總結(jié)了無(wú)線(xiàn)信道密鑰生成技術(shù)的性能標(biāo)準(zhǔn)和步驟，以及幾種特殊環(huán)境或場(chǎng)景下的密鑰生成技術(shù)的發(fā)展，歸納了密鑰生成技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn),并分析了未來(lái)值得進(jìn)一步研究的方向。

LDPC碼由于具有逼近香農(nóng)限的譯碼性能而受到廣泛重視。相對(duì)于二元LDPC碼，多元LDPC碼在中短碼長(zhǎng)上具有更高的編碼增益和更強(qiáng)的抗突發(fā)錯(cuò)誤能力，但譯碼復(fù)雜度較高?！痘贔MS算法的多元LDPC碼的譯碼器設(shè)計(jì)》針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度的多元LDPC譯碼器的問(wèn)題進(jìn)行研究，介紹了固定路徑最小和譯碼算法，并將其與擴(kuò)展最小和算法進(jìn)行了復(fù)雜度與譯碼性能對(duì)比，證明FMS算法相比于EMS算法，雖然在誤碼率上略有不及，但獲得了非常高的復(fù)雜度增益。LDPC的分層譯碼策略以犧牲部分譯碼復(fù)雜度為代價(jià)，可獲得一定的譯碼性能增益，因此提出了采用FMS算法結(jié)合分層策略的譯碼器設(shè)計(jì)方案，可以在保證較低復(fù)雜度的同時(shí)獲得良好的譯碼性能。

極化碼是唯一一種被理論證明在二進(jìn)制輸入無(wú)記憶對(duì)稱(chēng)信道下達(dá)到香農(nóng)界的編碼方式。然而，有限碼長(zhǎng)下，極化碼在串行抵消譯碼算法下的誤碼率性能不如低密度奇偶校驗(yàn)碼和Turbo碼。為了改進(jìn)極化碼的譯碼性能，《LDPC-CRC-極化碼級(jí)聯(lián)碼及其比特翻轉(zhuǎn)譯碼算法》提出了一個(gè)改進(jìn)的LDPC-極化碼比特翻轉(zhuǎn)譯碼算法，通過(guò)每次對(duì)關(guān)鍵集合內(nèi)的比特進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)，在給定的翻轉(zhuǎn)次數(shù)下，性能較LDPC-極化碼的置信傳播譯碼算法有了極大提升。通過(guò)構(gòu)造LDPC-CRC-極化碼的三級(jí)級(jí)聯(lián)碼，在比特翻轉(zhuǎn)譯碼算法下的誤塊率(BLER)性能得到了進(jìn)一步的提升。

協(xié)作通信技術(shù)是通過(guò)一定規(guī)則使單天線(xiàn)終端能夠共享其他用戶(hù)的天線(xiàn)，從而達(dá)到空間分集的效果，能夠有效減輕通信系統(tǒng)中信道衰落的不良影響。RS碼在短碼且信息位一定的條件下，譯碼復(fù)雜度較低，且具有較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的能力?；诖?，《基于聯(lián)合譯碼的RS碼中繼協(xié)作系統(tǒng)設(shè)計(jì)》提出了一種基于聯(lián)合譯碼的縮短RS碼的中繼編碼協(xié)作系統(tǒng)方案，該方案在源節(jié)點(diǎn)設(shè)置了碼長(zhǎng)自由的縮短RS碼，使得在誤碼性能不受影響的情況下，系統(tǒng)等效碼率更為靈活，并在目的點(diǎn)設(shè)計(jì)了兩種聯(lián)合迭代譯碼算法。

多址接入技術(shù)是通信系統(tǒng)物理層空口核心技術(shù)之一，在多用戶(hù)通信系統(tǒng)中具有重要的作用?！痘赑SWFs的非正弦通信系統(tǒng)正交多址接入技術(shù)研究》針對(duì)橢圓球面波函數(shù)(PSWFs)非正弦通信系統(tǒng)多個(gè)用戶(hù)如何共享時(shí)頻資源進(jìn)行通信的問(wèn)題，展開(kāi)了基于PSWFs的非正弦通信系統(tǒng)正交多址接入技術(shù)研究。首先，基于PSWFs的信號(hào)特性，提出了PSWFs非正弦通信系統(tǒng)頻分多址(PSWFs-FDMA)、時(shí)分多址(PSWFs-TDMA)和階分多址接入(PSWFs-ODMA)方法。其次，與循環(huán)前綴正交頻分復(fù)用(CP-OFDM)對(duì)比分析了調(diào)制信號(hào)的能量聚集性、頻譜效率和相鄰子波帶間的干擾，證明所提正交多址技術(shù)的可行性。最后，在雙選擇信道下，將PSWFs-TDMA/FDMA、PSWFs-ODMA與CP-OFDM對(duì)比分析了系統(tǒng)吞吐量，與正交頻分多址接入(OFDMA)對(duì)比了不同接入方式的誤碼性能。

綜上所述，本專(zhuān)題能夠反映 B5G物理層增強(qiáng)技術(shù)、非地面接入網(wǎng)、智能信號(hào)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與智能計(jì)算融合等多個(gè)方面的研究狀況，希望能夠給廣大讀者提供有益的啟示和參考。衷心感謝各位作者精心撰稿！