針對這一問題,李贊團隊進一步提出了系統參數實時可變的自適應跳頻序列。也就是說,在下一次頻跳之前,系統可以依據探明的“干凈”頻譜區域,或者無線電磁環境中干擾帶寬變化態勢等實際信道特性,通過實時指令輸入直接改變跳頻間隔等相應系統參數,瞬時再生成一個新的序列。這一過程無需中斷任何通信進程或重新初始化任意硬件參數,且確保跳頻系統原有的13項性能指標優異性不受影響。這一研究成果,為進一步實現一體化智能通信系統提供了可能。
基于上述兩個理論突破,李贊團隊又在此基礎上首次構建了基于序列的跳頻同步組網和異步組網模型,并得出了跳頻組網性能的結論定理和理論極限,為實際的跳頻組網系統設計提供了理論支撐。2015年9月,在歐洲智能信息安全會議(IEEE EISIC 2015)上,基于該成果李贊教授應邀做了大會報告,相關論文也在國際會議上獲得了BEST Paper Runner Up Award等獎項。
如果說前兩個突破只停留在理論上,獲得的成績頂多就是發表了一篇篇高水平的論文,但李贊及其團隊的第三個重要突破,就是把這些理論運用到了工程實踐中,設計開發出了看得見、摸得著、用得上的基于FPGA的跳頻芯片。
據介紹,他們所開發的芯片具有資源占用少、運算速度快、接口靈活等顯著特點。在典型的96兆赫茲時鐘下,芯片可支持每秒超過1400000跳的超高速跳頻通信。如今,這一芯片已用在了我國具體衛星、遠洋艦船等多種產品和設備中,有效提高了通信系統的傳輸性能,取得了顯著的社會效益。
推動探測、感知和通信相結合
現代通信技術的發展,是道高一尺魔高一丈的螺旋上升進程,隨著無線互聯網、下一代移動通信等無線通信方式和設備的迅速增加,無線通信環境的日益錯綜復雜,高安全、高可靠通信面臨著更加嚴峻的挑戰。
在上述跳頻通信研究基礎上,李贊針對目前無線通信信道更加復雜、現有通信系統對無線環境態勢感知能力急待加強的現狀,又將研究方向擴展到了智能化寬帶電磁頻譜監測領域,旨在將探測、感知和通信相結合,為實現一體化智能通信打下基礎。
“我們的工作是從對于認知無線電技術的思考開始的。”李贊說,認知無線電的概念1999年被提出,這一技術是依據無線環境的感知信息,通過認知引擎進行系統決策,實時改變傳輸功率、載波頻率、調制技術等系統參數以適應信道特性,從而最大限度地充分利用無線環境和信道資源以實現高性能通信。
李贊介紹說,這一技術可以這樣形象化理解,傳統的無線通信其實是“瞎子”通信,收、發雙方并不知道實際信道質量如何、是否適合信息傳輸。因此,掌握和監測實際信道特性對于可靠通信至關重要。
據了解,在頻譜監測領域,李贊團隊利用認知的思想,已經研制出網絡化寬帶電磁頻譜監測設備,并在陜西省長安區、江西鄱陽湖、重慶北碚區等構建了3個典型地域的示范驗證網。經國家無線電監測中心測試,相關技術指標處于國內領先水平。
“我們當前和下一步的工作,就是希望把基于智能化寬帶的電磁頻譜監測,與我們的跳頻通信等技術優勢相結合,不斷提升通信傳輸的可靠性。打個比方,如果說頻譜監測是‘眼睛’,我們就是要讓可靠通信系統用上這個‘眼睛’,讓它‘看得見’‘分辨得出’能用的信道在哪兒。”
從踏著前輩老師金力軍、劉增基、李建東等教授的足跡致力于流星余跡通信研究,研制出我國新一代流星余跡應急通信系統,到下決心去啃“跳頻通信”這塊硬骨頭,再到將研究方向擴展到智能化寬帶電磁頻譜監測領域……李贊,這個研究高安全、高可靠通信的年輕女學者,正帶領她的團隊向更高、更遠的目標邁進。正如她本人在頒獎會上的寄語:一分耕耘,一分收獲。執著前行,做更好的自己。
(文/西電新聞網·秦明 高巍巍 付一楓)