近日，数学学院2021级博士生叶智钒以第一作者身份在IEEE顶级期刊《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》（IEEE-JSAC）以长文形式发表题为“Low Ambiguity Zone: Theoretical Bounds and Doppler-Resilient Sequence Design in Integrated Sensing and Communication Systems”的研究论文，其导师周正春教授为论文第二作者。IEEE JSAC是IEEE顶级期刊，属于JCR和中科院1区，也是CCF A类期刊。
通信感知一体化(ISAC)作为面向下一代无线网络的一种全新的设计范式和关键使能技术，通过将通信与感知系统结合，充分利用通信感知互惠互利，从而更加有效地利用有限的无线资源并获取性能增益。通感一体的机理在于利用无线信号将通信和感知数据从发射端传送到接收端，并通过回波信号从物理环境中感知目标信息。因此，与分立的通信或感知系统相比，ISAC系统具有两个独特的优势：1)高效利用无线资源获得集成增益；2)通感互助互惠获取协作增益。得益于这两个优势，ISAC已被公认为是下一代无线网络（5G-Advanced，6G和WIFI 8）的关键使能技术。通信感知一体化的一个核心问题一体化波形的设计，即设计一种新型复用波形，使之既能携带通信信息，又能用于雷达目标探测。虽然目前已有一些备选波形能够实现通感一体，但波形性能的极限以及已有波形与性能极限之间的差距犹未可知。
图1：通信感知一体化示意图（图片来源及版权：IEEE JSAC及论文作者）
该文以探测波形作为通信符号，首次量化了波形的局部探测性能与通信速率的理论边界——模糊函数的低/零模糊区理论，并针对频谱受限等新型应用场景提出了相应的模糊函数理论边界。通过内积定理和矩阵分析技术推导了制约波形参数关系的理论界，从而揭示了通感一体化波形性能的理论极限，为一体化波形的设计提供了理论指导。基于有限域中的Weil和理论以及组合设计中的差集理论，本文设计了四类达到理论边界的最优波形。新型波形不仅能以低复杂度快速生成，而且能在保证最优探测性能的前提下传输信息，实现通信感知一体化。
图2：模糊函数的低/零模糊区示意图（图片来源及版权：IEEE JSAC及论文作者）
该文得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目资助。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9724170
