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未来通信 技术争先

来源:  发布时间:2020-05-10

——记华南理工大学电子与信息学院副教授温淼文
  
□ 宋 洁

  
  
  21世纪是万物互联的时代。无线通信系统是连接人与人、人与物的信息重要载体,已经在生产生活中得到了普遍的应用。正因为其广泛的应用,社会对无线通信不断提出更高的要求。保障通信信息的安全性,实现其高效率、高质量、低能耗传输,也成为引领一代代科技工作者不断思考、深入技术研究的目标。华南理工大学电子与信息学院副教授温淼文是众多从业者中的一员,他多年来与信息的承载问题斗智斗勇,所深耕的信号调制研究正是通信系统的基础和关键模块。
  在他看来,历经了模拟和数字两个阶段的信号调制正在摆脱传统“套路”,以新的设计思路走向光明大道,其中尤为一提的杰出技术代表,就是序号调制技术。“近几年,序号调制才作为一种新兴数字调制技术崭露头角。它在不需要消耗新的物理资源的情况下,一般可以直接叠加在传统数字调制技术上,获得性能提升,是未来无线网络中具有强竞争力的革命性技术。”
  
在学习的过程中找到兴趣
  从温淼文的介绍中可以了解,2008年—2013年对无线通信发展而言是关键年头。这段时间,两个最为著名的序号调制技术,即空间调制和载波索引调制相继问世,扭转了传统数字调制思维,打开了信号调制发展的变革大门。“序号调制技术开发了数据传输的新维度及新思路。因此,它不应被简单地视作是数字调制技术的替代品,而应视为一种‘改变游戏规则’的全新通信模式。”
  温淼文对这种全新通信模式的接触始于2011年,从某种意义上来讲,他在科研领域的成长与序号调制技术的发展相伴。那是他在北京大学读博的第3年,受导师焦秉立教授委派,前往普林斯顿大学接受联合培养。“当时那边接收的导师给出了几个可选的研究方向,其中就有空间调制技术。”
  即使导师是空间调制技术最早的一批学者,但温淼文坦言,自己在出国前对这项技术的了解甚少。作为一张“白纸”的他在普林斯顿大学求知若渴,在课堂上,在不断与同学、老师的交流中汲取知识养分。“学校的学术氛围很好,有很多业界大牛,例如信息论的Verdu,博弈论开创者、诺贝尔经济学奖得主纳什,经常在路上就能碰到。”温淼文还表示,他常看到学生吃着三明治、汉堡包,边听学术报告边插嘴提问,这种轻松的交流风格也给他留下了深刻的印象。
  自由的治学氛围让温淼文养成了四处“蹭”课的习惯,他没有将自己局限在空间调制的内容当中,抓住机会就去扩宽知识面。慢慢地,他对研究方向产生浓厚兴趣的同时还有了些新想法,将空间调制进一步扩展到了更一般化的序号调制技术。
  “从根本性上说,任何一种利用传输实体的‘开关’状态承载比特信息的技术,包括空间调制与载波索引调制,都能够被称为序号调制技术。这种传输实体可以是物理存在的天线、发光二极管等,也可以是虚拟抽象的时隙、调制类型等。”温淼文解释说,传统数字调制关注的是载波的幅度、频率和相位,将信息承载在传输波形上。而序号调制,则是革新信息承载方式,使信息能够以更高的传输速率,更低的错误率、功率损耗被接收端解调出来。
  也正是以这样的思想路线为引导,他发明了差分空间调制方案,解决了高速移动信道下信道估计开销大的问题,还推导了载波序号调制的性能界,找到了性能最优的参数配置方法,证明了载波序号调制具有比5G OFDM调制更高传输性能的潜力。得益于这些成果,温淼文于2017年破格晋升为副教授,还入选了第4届中国科协青年人才托举工程、全国博士后管委会办公室和香港学者协会“香江学者计划”。
  
研究从实际出发
  在科学研究的道路上,他戒骄戒躁,持续开展序号调制技术在高频谱效率下和低信噪比下的性能不足等难点研究。
  在国家自然科学基金委、华南理工大学各级领导的支持下,温淼文致力于通过寻找新的序号调制方案、提高分集增益等手段解决问题。他说,现阶段的工作主要分为两部分。一方面,他和团队利用序号调制思想协助OFDM中继传输,将子载波配对信息利用序号调制承载,实现资源的大量节省;另一方面,他们利用序号调制实现了同时多播和单播,进一步拓宽了序号调制的应用场景。
  在总结以往的工作过程中,温淼文直言做科研并不是一帆风顺。因为是基础性研究,很多筹备工作需要考量课题新不新颖、实不实际,以及自己有没有能力做。在具备这些要素的前提下,每一步的成功也难能可贵。“压力大部分是自己给自己的,有了新的追求,就会在平时多给自己提要求。迷茫的时候,就会劝自己不要浮躁,摆正心态总会找到出路的。”
  这份积极的心态,他不光用在对抗压力上,还渗透到产业化研究、育人的方方面面。温淼文认为,通信技术的最大价值应该是将理论转化为实际,做到真正的方便于民、服务大众,以最低的成本达到高效益。然而,现实往往是市场环境需求与理论技术、通信设备等之间存在“时差”,理论成果能否尽快被社会采用不是一方因素能够左右的。“通信理论研究通常具有前瞻性,是探索的过程。”对于行业内很多技术都没有实际应用这一境况,温淼文并不沮丧,认为承担通信系统研究的中间环节,他们只有做好当下的研究才能为未来无线通信提供更多的可能性。
  科学研究的可能性在于不断探索,还在于传承与创新,而教育正是这两者的载体。温淼文热切地表示了自己对于教师职业的喜爱,表达了对于团队协作的感谢。“很多成果和殊荣都离不开团队的大力支持和信任。我作为后辈加入团队后,几个大教授陆续将名下的多个学生交由我协助指导,这些学生两年后又形成了新的科研力量。”在这个良态的循环中,几年间,温淼文的小团队迅速构建,吸纳了7名博士生、5名硕士生。并且,团队内“传帮带”的可持续发展结构,促使更多的学生积极深造,成为学术界、企业的攻坚力量。“我希望他们能够‘老人’帮助‘新人’,每个人都能无私地分享成果。同时,我也尊重他们的兴趣。他们想法成熟可以提出自己的研究方向,也可以跟着团队的研究步伐,但前提是成员间的工作要互相了解,视野要扩宽,基础要牢靠。”
  对于未来的布局,温淼文表示首要任务是完成课题攻关,在尽可能不受外界影响的情况下,将工作有序推进。他说,科研工作目前占据了他生活的重心,但自己还是会尽可能抽时间陪陪家人、做些运动。在他看来,科学研究是一项长远的事业,对于“长远”的坚持和愿景,他希望自己能够做些前人没有想到的工作,“我希望很多年后,别人提起我的名字时,联想到的是一项中国的原创技术”。
  
专家简介:  
  温淼文,华南理工大学电子与信息学院副教授。他专注于信息承载方式的革新研究,在新型数字调制技术——序号调制等方面卓有建树,主持了国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基金杰出青年项目和广州市珠江科技新星项目等多个工作。他发表了IEEE期刊论文70余篇,著有英文专著1本,曾获IEEE国际会议最优论文奖4项,国际会议IEEE CTW 2019举办的MIMO分子通信竞赛冠军,入选了第4届中国科协青年人才托举工程、全国博士后管委会办公室和香港学者协会“香江学者计划”。
  
  

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