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射频孔径电磁调控的研究不仅是提升现代通信、雷达系统和军事平台电磁性能的关键技术，也是实现高效、智能化无线电磁波控制的核心突破。随着信息技术的快速发展，射频技术在多个领域的应用日益广泛。然而，如何高效调控射频信号的辐射与散射特性，优化射频电路设计，提升天线阵列性能，已成为当前射频技术研究的重点。特别是在5G/6G系统中，随着带宽和用户数量的显著提升，大规模MIMO技术使得收发通道数呈指数级增长，天线系统的小型化、屏蔽去耦技术以及共形集成成为未来发展的关键方向。针对这一挑战，该研究聚焦电磁空间智能调控这一前沿领域，突破传统电磁调控理论框架，首次提出“超构材料-智能调控-多功能小型化“三位一体的创新体系，旨在支撑6G通感算一体化、空天地海全域覆盖的国家战略需求，推动射频孔径电磁调控技术从“被动适应”向“主动塑造”的范式转变。 在国家自然科学基金及相关重大科研项目支持下，项目组围绕射频孔径电磁调控中的关键科学问题开展系统研究，取得了理论与工程方法的双重创新。在天线设计方面，提出基于人工磁导体(AMC)反射相位补偿机理的低剖面宽带辐射理论，构建适用于高密度阵列环境的耦合抑制与辐射优化设计框架。在确保系统高效运行的条件下，基于特征模态分析理论构建了低SAR优化框架，通过耦合控制关键模态与抑制高辐射模态的方法，有效抑制人体方向的电磁辐射。在电磁波束调控方面，提出了人工等离激元(SSPPs)场约束机理的波束调控理论和基于低剖面透射型超表面OAM波生成机理的设计理论，实现了大频扫角单/双波束频率扫描天线的低剖面、宽频带与灵活波束切换，以及高效率、低损耗且辐射一致的OAM涡旋波生成。在微波器件方面，提出基于混模Magic-T结构的高隔离功分理论，构建双频平衡功分器的模态耦合与共模抑制设计框架，实现频率响应稳定、共模排除优异及结构紧凑，为高性能微波器件设计提供系统性的理论指导与工程实现路径。 (1)针对现代通信系统中对高性能MIMO天线阵列的需求： 该项目系统研究了AMC表面对天线近场电抗的补偿机理及其对工作带宽与辐射效率的影响，提出了基于人工磁导体表面的低剖面宽带高隔离理论设计方法，构建了面向高密度阵列环境的电磁场耦合模型。通过对称偶极子天线的特征模式分析，精确激励对称与反向分布的模态电流，实现了低SAR天线设计，有效降低电磁辐射对人体的潜在影响，实现通信设备与智能终端在效率、安全性和环境友好性方面的提升。 (2)针对未来通信中天线低剖面、高性能需求的挑战： 该研究系统分析了超表面单元的局域电磁场约束机理及其对辐射模式、增益分布和波束可重构性的影响，提出了基于电磁超表面的波束调控理论与设计方法，构建了双层对称结构的等离激元导波场分布模型，并设计了透射型超表面用于Ku波段OAM涡旋波的生成与控制。该方法通过精确的相位调控，实现波束方向与模态的灵活切换，兼具低剖面、高增益、多模态及宽频扫角特性，为高容量、低剖面通信系统提供系统性的理论指导与工程实现方案。 (3)针对微波器件在小型化、多频工作、高隔离度等高性能需求方面的挑战： 该项目提出了一种基于混模Magic-T结构的高隔离双频平衡功分器设计方法。通过新型混模Magic-T结构实现平衡-单端(BTSE)和平衡-平衡(BTB)功分功能，利用对称性实现高隔离特性并优化共模抑制。结合不对称短路支节加载谐振器(ASSLRs)实现双频滤波，支持独立调控频率与带宽。该设计具备紧凑尺寸、稳定频率响应及简易加工，适用于多频段通信系统中的高性能信号分配与干扰抑制。 项目在该领域IEEE顶级和重要期刊发表高水平论文50余篇，其中中科院二区以上论文33篇，ESI高被引文章4篇，已获授权发明专利20项，登记软件著作权5项。5篇代表性论文包括中科院一区4篇，中科院二区1篇，ESI高被引1篇，SCI总他引208次，单篇最高SCI他引60次，得到了国内外10余位院士和IEEE Fellow的正面引用和评价。主要完成人翟会清获得2025年陕西省电子学会自然科学奖一等奖，2024年中国通信学会自然科学一等奖，2020年创新人才推进计划重点领域创新团队称号，2015年陕西省科学技术二等奖，华为优秀技术合作项目奖。获批主持1项国家自然科学基金重点项目，主持1项国家自然科学基金面上项目，主持1项国家自然科学基金青年项目，主持1项陕西省重点研发计划重点产业链项目。项目组与航天五院501所、中国航空研究院601研究所、中电54所、中电39所、华为、中兴等数十家知名企事业单位签订技术开发和专利转化合同，签订校企技术开发合同额超过1000万，创造直接经济效益超过2000万。该项目的研究成果已对装备制造领域产生了显著的技术推动作用，在国产潜艇和大型舰船、机载和卫星宽带通信设备、5G移动基站等国家重大工程平台中发挥了重要作用，对提升军事通信装备水平和5G移动通信行业技术能力具有重要价值。

1.课题来源与背景：该专利由国家自然科学基金项目：实施完成除了依赖调制阶数的提升，要进一步提高大气光通信系统的频谱效率面临着无码间干扰奈奎斯特传输准则的限制。超奈奎斯特传输技术突破了奈奎斯特传输准则的约束，通过数字信号处理技术提供的运算能力换取系统频谱效率的提升，实现了对码间干扰的均衡与补偿。但是，随着码间干扰的引入，系统面临着计算复杂度增加、码间干扰容限降低和多种补偿机制相互制约的问题，限制了超奈奎斯特技术的应用。 2.技术原理及性能指标：该课题首先利用理论解析法分析沙尘条件下超奈奎斯特速率大气光信道的物理统计特性，建立相应的系统理论模型，并结合外场实验对其进行修正。在此基础上，研究提出适合于该模型时域截取的码间干扰频域均衡方法，并分析其探测性能和复杂度。研究具有高码间干扰容限的探测机制，给出取得更佳探测性能的条件，提出复杂度低、性能次优的检测算法。探索信道均衡、信道估计、载波恢复与码间干扰补偿的联合优化方案。最终为提高大气光通信的传输速率提供一条新的可行途径。 3.技术的创造性与先进性：①构建了沙尘信道条件下的超奈奎斯特无线光传输系统模型，讨论了激光信号在沙尘信道中传输时的信噪比、系统的误码率、信道容量的表达式以及它们受沙尘天气中各参数影响下的变化规律。②推导了log-normal、Gamma-Gamma和指数威布尔大气湍流信道下的信道容量和误码率表达式。研究了码间干扰、湍流强度、激光器线宽以及热噪声和散粒噪声对接收信号的影响。③构建了相干检测FTN无线光通信系统，讨论了超奈奎斯特引入码间干扰后的相位恢复和均衡方法。设计了一种逐点消除的自适应预均衡算法和一种基于深度学习的FTN大气光通信预均衡算法。④设计了一种基于矩阵干扰消除的FTN无线光分块传输算法，该算法可以大幅度改善系统误码性，并且其乘法计算次数和矩阵的阶数明显降低，可以极大降低系统的计算复杂度。⑤提出了混合调制的FTN无线光通信技术方案，该方案结合了QPSK抗噪声特性与PPM的简单与易检测性，再结合超奈奎斯特技术可以大幅提高系统的频带利用率，并可通过改变PPM与PSK的调制阶数来适应不同的传输信道和应用场合。⑥提出了一种采用深度学习辅助检测来改善混合调制的超奈奎斯特无线光通信系统误码率的方法。它采用反向传播算法，利用梯度函数调整权重，并通过Softmax函数判决，使预测值与期望值的误差小于某一预设精度，满足条件后得到最终的检测结果。⑦提出了一种结合LSTM算法和Attention机制的深度学习检测方法来提高混合调制超奈奎斯特无线光通信系统的误码性能。⑧将多输入多输出技术引入到超奈奎斯特无线光通信系统中，分析了其误码性能和天线相关性对系统性能的影响。通过MIMO获得了分集增益提高了系统的通信速率，减弱了接收信号的光强起伏，抑制了大气湍流造成的干扰问题。⑨利用FPGA开发板搭建了实验平台，设计了相应的外围电路和硬件模块，并编写了对应的程序代码，通过系统实验验证了FTN在FSO中的实际性能。 4.技术的成熟程度，适用范围和安全性：该成果的研究内容属于科学前沿理论和技术领域，完善的理论可以为设备和系统制造提供理论依据和技术指标参数，使系统性能趋于最优并有助于提高系统的可靠性。作为一种新型的无线通信方式，它可以实现高速率的数据传输、减小通信网络建设投资费用，也可作为光纤通信和微波通信的紧急后备措施，还可以在不便铺设光缆的地区用于传输数据等。同时还可应用于军事通信或其他严格保密的通信场合。 5.应用情况及存在的问题：奈奎斯特通信采用正交通信方式，易于解调、抗噪声能力强，而超奈奎斯特通信虽然通过压缩脉冲间隔提高了传输速率，但降低了抗噪声能力，而且给解调增加了难度。因此在实际通信中，是否使用超奈奎斯特通信方式主要取决于系统需求，超奈奎斯特传输方式的意义在于在噪声和解调复杂度的容忍范围内，尽最大限度地提升通信系统的通信速率，在一些需要短距离高速通信的场合中具备很强的实用价值。

项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况等： 该项目属于电子信息科学技术领域。 建设空天信息网络是《国家信息化发展战略纲要》提出2050年网络强国战略目标，旨在打造国际领先的无线通信网络并从根本上改变核心关键技术受制于人的局面，加快解决“卡脖子”难题。 空间信息网络的发展，仍然受频谱资源的限制，难以通过增加空间节点数量和提高节点能力来扩大时空覆盖范围。该项目在国家“863”计划、国家自然科学基金重点项目等项目资助下，聚焦空天信息网络海量用户连接与新业态多元化需求，超高谱效利用频谱资源，开展基于业务驱动的无线通信与组网接入核心技术研究，并取得了一系列突破性进展。主要科学发现点如下： 1.发现了多维度非线性自干扰信号有限递归消除内在机理，提出了资源受限设备的天线收发共用模式同时同频全双工通信方法，突破了通信系统容量和自干扰性制约瓶颈，解决了国际上5G/6G全双工通信技术硬件实现上“卡脖子”难题。 2.发现了信息稀疏表征与融合处理对数据协同实时传输的制约关系，揭示了自适应通信接入的新机理，提出了新型非正交图样分割多址接入技术，攻克了多址接入高带外泄露、高时延等难题，已成为5G核心技术和5G国际标准候选方案。 3.发现了空天信息网络时空复杂性与链路动态变化本质规律，构建了协同学序参量刻画时变链路特征的自适应通信方法，实现了交叉学科先进理论方法的创新；研究生物群体智能提出了网络资源自组织调控方法，实现了集群协同的突变式超快调控。 5篇代表性论文均是中国计算机学会(CCF)和通信学会推荐A类期刊，包含电子信息领域leading期刊Proceedings of IEEE 1篇，Top级期刊IEEE Transactions on IntelligentTransportation Systems(IEEE ITS)和IEEE Wireless Communications期刊各1篇，中国权威期刊中国科学.信息科学2篇，Web of Science核心合集他引479次，ESI高被引用论文1篇。项目5篇代表性论文被国内外50多位院士、IEEE Fellow给予正面评价和跟踪研究，超40多个国家/地区的200余家研究机构广泛引用。项目成果在IEEE ICC、Globecom等国际通信领域旗舰会议做特邀讲座报告并荣获该类会议最佳论文奖4次；项目成员入选国家、省部级人才计划5人次，项目成员被遴选为电子信息领域Top级期刊IEEE ITS、IEEE Communications Magazine和中国科学等重要期刊编委。项目成果已在民用卫星通信、军事通信和5G/6G无线通信技术与标准等领域获得成功应用，研发产品入选“大国重器”圆满完成“全国两会”、“国庆大阅兵”等国家盛会安保任务，取得了巨大的社会效益。项目实施和推广为空天信息网络提供了基础理论与核心技术支撑。

我国发展和建设的军用卫星通信系统是我国空间攻防与信息对抗体系的神经中枢。卫星通信具有覆盖范围广、传输容量大、通信距离远、组网灵活、终端机动性能好、不受地形限制等一系列突出优点，对现代军事行动的保障作用越来越大、地位越来越重要，特别是在远程军事通信中更见其独特用途，它为军事指挥提供的灵活性、实时性、广域覆盖能力以及战术机动性均是其它通信手段难以实现的。 作为航天器有效载荷上的基本产品，微波开关的主要功能是进行通道状态切换，将固定数量的硬件通过开关的环备份，实现更多的连接状态，当部分的硬件发生故障时，通过微波开关的状态切换，将系统中备份的硬件替代故障硬件。针对转发器系统中的接收机、高功率放大器等高失效率的产品使用微波开关进行备份将大幅提升系统的可靠性。 正常情况下转发器系统中接收天线接收到的微波信号经过微波开关的1〜2链路传输到接收机1。当接收机1发生故障时，微波开关切换至1〜4链路，将接收机2联入系统工作，将接收机1从系统中剥离，从而增加了系统的可靠性。 在转发器系统的通道化信号处理阶段，更为复杂的微波开关环备份组的使用非常必要，所有的型号都在高功率放大器的前后使用了微波开关环备份组，例如五路转发器通常会使用七台大功率功放，其中两台大功率功放为备份件，这时需要使用至少七台微波开关组成环备份组，从而实现高功率放大器备份件的状态切换，提高系统的可靠性。所以，微波开关是航天有效载荷设备中一个重要的、必须的微波产品。 航天科技集团公司研制的各型微波开关已向导航、通信、中继、深空探测、载人航天、遥感数传等多个领域型号交付微波开关超过4000台，其中已有25个规格2700台产品在50余颗航天器中在轨服务，所有开关在轨状态良好。 随着卫星技术的快速发展，尤其是高通量卫星技术的飞速发展，对星载微波开关提出了更高的要求，因此，为了满足卫星发展需求，同时对标国际先进微波开关产品，轻小型化宽频带宇航微波开关的研制迫在眉睫。从2008年开始，西安空间无线电技术研究所启动了国产化微波开关的研制工作，经过多年的刻苦攻关，于2011年研制出了首台国产微波开关，产品通过了力学、热真空试验，性能稳定、良好，并于2012年完成首飞。2017年，西安空间无线电技术研究所开展了小型化微波开关、顺序式微波开关、以及高频段微波开关的研制工作，2019年完成了包括小型化、轻量化开关结构设计技术、驱动和锁止机构一体化设计技术、顺序式驱动及锁止技术、射频模块多物理场仿真技术等一系列关键技术。2020年，完成多款轻小型化宽频带微波开关的产品鉴定工作，产品性能稳定，技术指标达到国际先进水平，成为继C0MDEV公司和法国Radiall公司之后，有独立研发微波开关能力的第三家宇航企业。

北斗全球卫星导航系统作为国家十六个重大科技专项之一，是中国自主研发、独立设计的全球卫星导航定位系统。在中国国土面积有限、海外建站受到一定限制的具体国情下，发展具有全球竞争力的全球卫星导航系统，必须解决MEO卫星境外弧段的跟踪测量与运行控制问题，建设星间链路，利用天基高边疆实现对MEO卫星的全球连续跟踪测量与运行控制，做到“接一星，控全网”，成为中国建设全球卫星导航系统、实现精密定轨与时间同步等核心功能的綦本手段和必然选择，真接决定全球卫星导航系统性能水平及运行控制效果。 北斗全球卫星导航系统是中国极其重要的军民两用空间基础设施，其系统安全性极端重要，建设星间链路，是现有技术条件下支撑北斗全球系统自主导航功能实现、提升系统安全的唯一选择，关系全球卫星导航系统战时的生存能力。 北斗全球导航星座新型网络化高精度星间链路是在卫星之间建立的具有精密测量和通信功能的网络系统，是在GEO、IGSO和MEO三种轨道、总计30余颗卫星的星座中建立的多点对多点、兼具高精度测量、中低速通信与扩展用户接入的网络系统，同时支持实现高精度跟踪测量、中等容量网络通信、分布式自主导航、时分多目标测量和灵活扩展服务用户接入，每颗卫星均需在轨实时实现连续、时分多目标星间双向测量与数据传输，是一个多轨道复杂星座、多点对多点、兼顾系统内测量通信与系统外用户接入的复杂测量通信网络。 西安空间无线电技术研究所研制了包括北斗三号组网星首发MEO双星和全部6颗GE0/IGS0卫星在内的总计16套星间链路载荷，是北斗三号组网星首个星间链路系统，星间链路载荷在轨数量国内最多。项目突破了网络化高精度测量型星间链路系统技术，捷变波束宽角扫描、远距离高动态下间发短信号测距精度达到0.03m(1σ)，优于GPS、GL0NASS等主星系统；时延稳定度提升一个数量级，优于0.2ns，并在强干扰条件下保持高精度测距性能，是国际测距精度最高的星间链路系统；项目突破了高精度测量型Ka相控阵天线和相控阵星间收发信机为代表的空间载荷设计实现技术，作为北斗三号实现世界一流金球定位精度的必须手段和无替代手段，直接保障了北斗系统走向全球、北斗三号全球定位精度跻身世界一流水平，并直接支撑星座具备国际领先的安全自主导航能力。 项目依托国家重大科技专项和国家重大军事卫星任务，开展了近10年的关键技术攻关，研制的系列产品实现在轨成功应用，创新点如下： (1)提出了多约束条件下的短信号快速精密测距与通信一体化方法，解决了基于短信号实现厘米级高精度测距的国际技术难题，实现了快速时分多目标高精度测量与通信星间链路的网络化构建，测距精度优于0.03m，测距精度国际最高。 (2)提出了“有线小闭环+无线大闭环+温度时延校准”相结合的高稳定度时延校准方法，解决了大温度范围、复杂信号条件下时延变化大的技术难题，时延稳定度优于0.2ns(75℃温度范围内)，达到国际领先水平。 (3)提出了基于近场信标和简化旋转矢量(REV)方法的多子阵幅度、相位两维测量与校准方法，实现了宽角扫描Ka相控阵天线在轨自主幅相校准，为提升测量型Ka相控阵天线使用寿命奠定了基础，该方法为国内首创，达到国际先进水平。 (4)提出了宽角扫描捷变波束、系统时延/波束特性在轨自校、系统自主故障检测与修复为特征的三类导航卫星星间链路系统设计方案，提出了基于星座星间链路模拟系统的网络化测量通信性能有线测试、远场宽角扫描捷变波束测量通信性能测试、近场波束校准性能测试的系统指标测试方法，建立了网络化测量型星间链路测试验证体系，为北斗三号卫星系统性能达到国际一流水平提供直接保障。 与GPS(IIR、IIR-M、IIF)、GLONASS(GLONASS-M、GLONASS-K)等卫星导航系统星间链路相比，北斗新型网络化高精度垦间链略是国际首个网络化高精度测量型星间链路系统，在组网体制、作用距离、测距精度、时延稳定度、信息速率、抗干扰能力方面处于领先地位，有力支撑北斗导航核心指标的实现，成为世界一流的卫星导航系统。 项目共授权24项发专利，发表科技论文17篇，出版专著2本。项目研制团队共计30余人，博士及以上学历占30%，硕士及以上占80%以上，博士生导师1人，硕士生导师4人，平均年龄不超过35岁。培养的杰出人才包括：全国创新争先奖1人、中国航天科技集团学术技术带头人2人，全国三八红旗手1人，研制团队获得“中国青年五四奖章集体”荣誉称号。 北斗新型网络化高精度星间链路自在轨大规模应用以来，星间精密测量与星间通信直接应用于厘米级精密定轨、星座自主定轨、星座时间同步、境外卫星实施管控，其数据产品应用于北斗组网星地面运控系统、试验评估系统，成功解决了中国区域监测站监测能力不足问题、星座自主导航必须的星间测量通信链路拓扑建链问题，开启了多星高精度星间链路体制用于导航卫星工程的先例，有效支撑了北斗三号卫星导航核心URE精度指标跻身世界一流，保障了北斗三号系统建设和运行；在轨数据被中国人民解放军61540部队、中国科学院上海天文台、武汉大学等多家北斗工程核心科研院所采用，为北斗卫星导航系统运行控制、验证评估、科学研究提供了有力支撑。 北斗新型网络化高精度星间链格是中国首个金球组网的高精度测量与通信一体化网络，全球星座协同组网技术、星间高精度测量与通信一体化技术的成果与在轨验证，有力支撑了军民通信卫星、低轨互联网卫星的发展；星间链路核心载荷研制带动的大规模有源相控阵天线、宽角扫描、波束捷变、在轨自校等技术成果，已经应用于军事通信卫星、中低轨卫星星座，有力推动了中国卫星载荷技术的发展。 项目自实施应用以来，取得了良好的经济效益，已累计为北斗三号卫星导航系统提供了18套载荷产品(含2颗试验星)，新增产值达20.16亿元，新增利润1.35亿元；北斗三号星间链路保障了北斗导航核心指标的实现，其衍生出的卫星导航定位产业预计达到4000亿元年产值。北斗星间链路突破的大规模相控阵天线技术、星间测量与通信技术后续将应用于中高轨军事通信星座、中低轨星座、低轨互联网星座等产业领域，预计间接经济效益龆过1000亿元。

面向应急救援、反恐维稳、训练指挥、特种作战等领域对网络机动性、传输可靠性的高要求，依托国家、省部级及军口项目，基于4g/5g/6g体制，针对复杂环境应用特征，以“协同认知”为核心思想，研究网络架构、信道模型、传输波形、组网方法等关键技术，研制网络控制、交换转发、干线传输、无线接入等4类新产品，构建高可靠移动通信系统，满足复杂地理、恶劣气候、全网运动环境下，系统快速开通、网络自主优化、业务实时流畅等需求，取得4项核心技术重大创新突破。 (1)首次提出面向高可靠通信的网络协同认知架构，引领行业技术发展。基于“软件定义网络+认知无线电”理念，设计网络协同认知架构，通过双环感知学习、网络多点协同，实现系统对频谱、链路、拓扑和业务变化趋势的准确认知，最优选择网络和无线参数，实时无误传达用户信息。 (2)创新设计复杂环境信道模型和高可靠强抗扰宽带波形，填补战术宽带通信技术空白。提出电磁特性反演算法及电波参数联合估计方法，解决了复杂环境电波传播特性预测不准的难题，构建了8类典型环境信道模型知识库。提出复杂地形和干扰环境下多径信道估计、信号快速同步、高灵敏度解调、跨层自适应抗扰等方法，设计了可动态重构和认知自优化的宽带通信波形，提升了全地形可靠通信能力。 (3)创新提出基于环境持续感知的敏捷韧性组网方法，设计的多维信道资源快速分配算法达国际领先水平。以信道知识库为基础，实时感知电磁环境，采用共享随机接入、多维资源分配、智能多径路由等技术，实现网络动态伸缩、灵活重组、柔韧抗毁、健壮顽存，保证多元业务持续高质量传输。 (4)成功研制系列化的低时延高可靠宽带通信设备18型，率先构建了高可靠移动通信系统，形成复杂环境通信标准体系。基于构件化理念，自主设计具有极强环境适应性的硬件平台，加载多种波形和韧性组网软件，形成宽带移动基站、认知组网电台、无线智能终端、大容量接力机、多业务回传机、轻量交换机、信道控制器等新产品，链路时延达毫秒级。 授权发明专利71项，软件著作权32项，高新技术产品认定10项，制定国军标及行业标准15项，发表SCI/EI论文100余篇。 主要产品通过中国泰尔实验室权威检测，应用于应急、专网、军事通信领域，装备于武警、公安、消防、军队等，近三年直接经济效益15.1亿元。在广州亚运会、航母南海巡航、中印边防巡逻、70周年国庆阅兵、“一带一路”通信服务等国家战略及重要活动中发挥了突出作用。

该项目属于无线通信技术领域。为支撑移动互联网的快速发展，新一代移动通信系统需进一步提升频谱、能量和成本效率。近年来，虽然通过采用多输入多输出(MIMO)等技术提升了系统容量，但是在电磁频谱资源受限下，容量提升空间已接近极限，新频谱资源拓展是解决未来容量呈爆发式增长的主要技术手段。可见光通信采用高能效、低成本的LED光源承载高速数据，通过开发丰富、免授权的光谱资源，为新一代大容量移动通信系统提供了有效的解决方案。该技术在室内定位导航、多媒体传输、军事通信等领域有着广阔的应用前景。 1、主要研究内容：针对室内大容量多媒体通信以及室外多样性信息分发的需求，解决照明约束、意外遮挡、强光干扰等难题，通过攻克照明约束下的高速光传输、异构网络融合等核心技术，实现了视频点播、室内定位导航/购、语音对讲通信等产品的试制与推广，促进了重大科研成果在普适和特种行业的转化应用，提高了广东省绿色照明产业的附加值，突破LED产业链上游环节核心技术缺失等发展瓶颈，增强在这一战略性领域的国际竞争力。 (1)照明LED光高速传输系统：研究照明亮度变化时的信道容量限与调制技术，建立基于启发式遗传算法的应急资源调度数学模型，研究多光源接收端干扰消除算法和发射端预编码算法。 (2)照明LED光移动通信系统：研究系统架构和数据帧与时序，研制多角度收发的语音对讲终端、灯端通信控制器，研发一套通信指挥管理平台。 (3)照明LED一体化光定位与导航系统：研究单灯和多灯定位算法，设计系统逻辑结构，研制定位一体化球泡灯和基于耳机音频、蓝牙等多种接口的定位接收器，设计定位导航APP及管理平台。 2、技术性能指标： (1)定位精度：0.5米。(2)定位时间：0.073秒。(3)定位通信速率：9.6kbit/s。(4)定位终端移动速率：24千米/小时。(5)定位数据的光路传输距离：6.2米。(6)语音数据的光路传输距离：6.5米。(7)语音通信速率：38.39Kbit/s～115.24Kbit/s可调。(8)语音系统容量：提供4个分组(频道)。(9)图像数据光路传输距离：3.2米。(10)图像数据传输通信速率：室内LED照明条件下，310.28Mbit/s。(11)照明亮度调节：当LED照明亮度在50％-100％范围变化时，102.23Mbit/s。(12)误码率：5×10^-6。 3、创造性与先进性： (1)高灵敏度的广角接收技术采用大视场的广角光学接收系统(接收角度较传统方法提高5倍)，可保证同时接收直射和散射光信号，能避免“阴影”和“盲区”现象的发生。此创新点已广泛应用于照明LED光移动通信系统的语音通信终端上。 (2)高效干扰消除技术针对多光源、非成像照明LED光通信系统，利用迫零或者MMSE等算法分离来自不同LED灯的信息，以降低信号间的干扰；针对多用户应用场景，发射端采用预编码以消除不同用户间的干扰。此创新点已应用于照明LED光高速传输系统，提升系统的误码性能10倍以上。 (3)多灯联合定位技术为对不同的灯源进行区分，提出光谱分级方法，通过光域滤波实现对不同LED信号的分离接收。由于相邻LED发射的定位码相互正交，能通过几何关系形成多点定位，并采用优化技术实现位置的精确解算。此创新点已应用于照明LED一体化光定位与导航系统中，定位精度达到亚米级。 (4)LED定位信息移动接收技术通过高灵敏度光电转换器件、信道均衡补偿技术和高效能前向纠错码，实现移动条件下的鲁棒导航定位。此创新点已应用于照明LED一体化光定位与导航系统中，能满足车辆行驶过程中位置信息及时、准确获取的需求，所支持移动速度达到20千米/小时。 4、直接经济效益和社会意义：该项目成果自2015年起得到了应用推广，新增销售额累积10000万元，新增利税1000万元。授权发明专利9项、实用新型专利5项、外观专利4项、软件著作权10项；申请发明专利4项、实用新型专利1项；发表SCI、EI论文132篇。 清华大学深圳研究生院主导，深圳市九洲光电科技有限公司、深圳市芯通信息科技有限公司、深圳市维爱希电子科技有限公司等参与，共同编制了深圳市标准化指导性技术文件“室内LED光信息传输系统通用技术要求”，规定了室内LED光信息传输系统中的系统构成、设备性能要求、接口协议、编码方式以及安全性要求等，已发布实施。 该项目经深圳市科技服务业协会鉴定：具有自主知识产权，在宽广角接收、光干扰消除等技术方面处于国际领先水平。

1.主要研究内容：该成果对复杂无线传播环境信道盲辨识与盲均衡、多信源盲分离、盲提取和波束形成等四个密切相关的信号处理基础问题进行研究，建立以盲信号处理和压缩感知理论框架为支撑的新型无线信号处理理论和方法体系。 2.科学发现点： 1)首次提出时变色散信道的离散正则模型，建立动态多径信道盲信号处理框架，提出基于导频、盲及神经学习的信道估计理论和方法，创新各种非标准混合模型的盲分离理论。 2)首次构建扩频通信基于等效成形脉冲差异和循环平稳差异的单通道盲分离模型，提出基于“单变多”思想和“变换域滤波”思想的扩频通信单通道盲分离算法。 3)首次提出融合多域信息的目标信号阵列流形信息估计模型，建立基于多域信息相互约束的最优化目标函数，提出子空间相交约束、可变对角加载的稳健波束形成方法。 4)首次将基于波形采样的检测和估计问题推广到基于信息采样的压缩感知问题，提出时空二维测量、概率随机稀疏测量等网络数据压缩感知方法。 3.科学价值： 1)提出了标准、非标准混合模型盲分离算法，攻克了盲分离置换模糊性国际性难题，奠定了军事通信盲分离抗干扰理论基础。 2)突破了扩频通信单通道盲分离技术，设计并实现了抗干扰原理样机，为我军扩谱通信装备在复杂电磁环境下的抗干扰提供了新的技术手段。 3)提出了基于多域信息融合的稳健波束形成方法，解决了传统波束形成方法自适应性和稳健性不可兼得的矛盾。 4)证明准Toeplitz矩阵满足RIP特性，为发展可突破香农/奈奎斯特采样定理限制的压缩感知理论提供了理论依据。 4.同行引用及评价： 1)在国际刊物IEE/IET汇刊、电子学报等国内外知名期刊及会议上发表论文150余篇，出版著作4部，授权国家发明专利4项、国防专利4项。 2)论文被国际三大检索收录达91篇次，其中SCI收录11篇、EI收录69篇、ISTP收录 11篇。 3)论著被他引达693次，其中SCI他引41次，《中文引文数据库》他引652次，单篇论文被SCI他引最高达15次。 4)课题组成员在40多次国际会议上报告了研究成果，成果被多位电子电气工程界有名学者引述，1篇论文荣获“小波分析及应用”国际会议优秀论文奖，专著“超宽带无线通信”荣获国防工业出版社优秀图书二等奖。中科院尹浩院士评价课题组“在跳频多通道自适应盲源分离及信号提取、单通道盲源分离等方面有创新，整体技术达到国际先进水平”。

该项目通过解决高纯度MMA单体快速稳定聚合过程中聚合热的及时释放，实现塑料光纤芯材单体材料的连续提纯与聚合；通过双层挤出高精度模具的设计与制造，实现纤芯的多头挤出及连续拉丝；通过研发、制造专用紧压模具，确保芯皮层材料的紧密复合，消除纤芯与包层之间存在气泡等缺陷而造成塑料光纤额外的光衰减。通过上述工艺的改进，最终研发出全封闭、全聚合的大规模化生产塑料光纤新工艺，生产D-1000B通信用塑料光纤。 应用领域：D-1000B通信用塑料光纤可以被广泛应用于宽带网系统、家庭智能网络系统、数据传输系统、汽车智能系统、工业控制系统，车载、机载、舰船等专用和军事通信网，以及纺织、照明、太阳能利用系统等方面，市场前景广阔；可替代国外产品，参与国际竞争，为国家节省外汇，并出口创汇。 主要技术指标： ①芯层材料：PMMA；②芯层折射率1.492；③传输衰减：15～18dB/100m(650nm)；④光纤芯直径：980μm；⑤光纤传输波长：650nm；⑥数值孔径NA0.5；⑦传输速率：≥100Mb/s100m；⑧光纤(裸纤)外径：1000μm；⑨最小弯曲半径：25mm；⑩工作环境温度：-50～80℃。 先进性：D-1000B通信用塑料光纤主要是为了取代现有的铜质五类线、超五类线和六类线，而不是取代石英光纤。石英光纤适于主干线网，而塑料光纤适于支线网。与铜线相比，塑料光纤的抗电磁干扰能力更强、传输更稳定、保密性更好、重量更轻。所以，塑料光纤已经被国际社会公认为最佳的短距离传输介质，是解决最后100米光纤接入的最完美选择，可完全取代目前的5/6类线，最终实现家庭网络接入的"光进铜退"。 创新点： 发明专利技术：D-1000B通信用塑料光纤采用"低强度超声波辐照引发甲基丙烯酸甲酯本体聚合的方法"(专利号：ZL200410026261.7)。 工艺创新：D-1000B通信用塑料光纤在工艺上，将原来的间歇性聚合改为连续聚合，从而实现了整个聚合体系的全密闭，为塑料光纤挤出连续供料，进一步降低了光纤的衰减。 设备创新：通过预聚体进料技术及设备，配合高精度的牵引装置，实现稳定、均匀进料及拉丝，减小产品纤径波动带来的附加衰减；制造自动对心模具，确保芯皮层材料的同心度，反应器的超声波部分提供强度为10-200w/cm²的辐照，辐照时间为5-15min；反应器的加热部分可提供50-150℃的加热温度，加热时间为l0-40min。 性能创新：为保护塑料光纤免受外界机械力等伤害，设计了无卤阻燃塑料光纤护套，光纤护套氧指数在29%以上，断裂伸长率在74%以上，拉伸强度在12.8Mpa，阻燃剂及协效剂总量不高于23%。

大气激光通信是指以激光光波作为载波，大气作为传输介质的光通信系统。自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既具有大通信容量、高速传输的优点，又不需要铺设光纤。可作为一种非公共资源，军队、政府(电力、公安等)、大企业等专网客户都是重要的客户，可应用于军事通信、应急通信、保密传输、企业局域网等领域。大气激光通信特点：1)通信容量大。由于激光波长很短，其可利用的带宽是无线电射频波段的103～105倍。2)系统尺寸、重量和功耗明显降低。3)各通信链路间的电磁干扰小。光通信系统使用的激光束的发散角很小，光能量可以集中在非常窄的光束中。4)与光纤通信相比较具有不用布缆、易于跨越复杂地形的优点。5)保密性强。由于通信光束发散角小，因此对方基本无法对通信信息进行干扰和侦听，这一点对军事应用尤其重要。6)光频段的使用没有受到限制，不像射频由国家或国际机构管理。