星空电竞 启示：自由控制且高效的下一代信号
通过稍微修改 OFDM 来寻找理想信号
随着智能手机和无线局域网的普及，用户希望能够舒适地高速通信，因此始终需要一种提供更高频率利用效率的通信方式。 Hamamura 教授致力于高速、高质量的下一代通信研究。他将自己的使命描述为“利用无线电波尽可能加快通信速度。”
一种称为 OFDM（正交频分复用）的通信方法如今广泛应用于智能手机和无线 LAN。 Hamamura 教授的目标是创建比 OFDM 更高效、抗干扰能力更强的信号波形。
教授。 Hamamura 表示：“为了提高效率，可以采用与我们现在使用的方式完全不同的方式创建新信号，但如果我们能够按原样使用当前的 OFDM 硬件，那么它将具有成本效益。这就是为什么我一直在寻求实现高效通信的方法，而无需显着改变常用信号发射器和接收器的结构。”
OFDM 是一种使用多个正交子载波的多载波传输形式。另一方面，为了进一步提高频率利用效率以提高通信速度或缩小占用带宽，最近人们的注意力集中在非正交信号而不是正交信号上。在过去的 15 年里，Hamamura 教授通过不断的反复试验研究，重点关注使用非正交子载波的非正交多载波 (NOMC) 信号，取得了一些突破性的成果。
教授。 Hamamura 解释说：“我发现，通过对 OFDM 中使用的信号传输方法稍作修改，并使用称为 Slepian 序列的序列创建传输信号，可以轻松生成一种称为离散长球面波函数的 NOMC 信号。事实证明，这是一种非常有效的信号。”
还清楚的是，以这种方式获得的NOMC信号不仅可以提高频率利用效率，而且可以自由地控制无线电波的波形。这使得适合任何特定通信通道的各种设计成为可能。您可以称其为创新发现。
实现可以充分利用频段的信号
信息通信信号，例如 docomo、KDDI 和 SoftBank 等电信运营商使用的信号，使用固定的频率范围用于许多不同的目的。因此，该固定频率范围内的通信速度很重要。在 Hamamura 教授开发的基于 Slepian 序列的 NOMC 信号中，可以轻松生成可最大限度使用的频谱，而不会浪费给定频率范围内的带宽。这些光谱是什么？
“在信息通信领域，‘频谱’是指信号的频率特性。利用首尾波形幅度较小的矩形频谱，可以在给定的频率范围内无损耗地利用信号。这是一种信号最大限度地利用该频率范围，但无线电波不会泄漏的状态。即可以充分利用该频率范围，而不会造成或产生任何干扰。”
（图片来自电子、信息和通信工程师协会，基础复习卷。 11，第1)
波形开头和结尾处幅度较大的信号可能会导致无线电波泄漏并干扰相邻频段。此外，无线电波泄漏的频率范围也因为无法正确使用而被浪费。能够轻松生成具有解决此类问题的频谱的信号是非常有利的。
陡峭的凹口可防止相互干扰
通过进一步改进这种高效的信号波形，或许可以进一步创新多样化的属性。经过额外的试验和错误研究，Hamamura 教授发现该信号可以被赋予新的属性，即可以在频谱中形成尖锐的凹口。那么，陷波如何影响信号？
“陷波是指较窄频率范围内的幅度下降。在陷波中，频段不会发射无线电波。这使我们能够避免对在该频率使用无线电波的人造成干扰，并避免我们自己受到干扰。通过使用陷波作为工具，我们可以防止频谱泄漏到不应该受到干扰的频段，例如紧急广播频段和分配给射电天文学的频段，这些频段处理微妙的无线电波，”解释道滨村教授。
当我们想要避免受到他人干扰或造成干扰时，我们可以通过在频谱的该部分放置一个陷波来预防它发生。我们已经证明，可以将陷波自由放置在 NOMC 信号中的任何位置。
（图片来自电子、信息和通信工程师协会，基础复习卷。 11，第1)
此外，通过以不同方式修改Slepian序列，我们可以轻松地生成无线电波强或弱的频谱中的信号，具体取决于频段。
“虽然需要锋利的切口才能实现绝对无干扰，但如果在一定范围内允许有小泄漏，则浅切口是合适的。切口的位置及其强度可以自由调整，以满足特定要求，例如：在给定频段内的给定范围内不发射过多的无线电波；仅在一定范围内稍微发射无线电波；或仅使用一定范围。”
（图片来自电子、信息和通信工程师协会，基础复习卷。 11，第1)
同时使用多个频段提高频率利用效率
此外，还可以通过在NOMC信号中大范围放置陷波来同时使用多个频带。这样做有什么好处？
考虑一个频段在特定频率范围内用于多个应用的情况。如果单独使用多个频段，则相邻频段可能会出现频谱泄漏，或者频段之间的泄漏可能会导致相互干扰。因此，我们可以放置保护间隔来平滑波形，或者广泛放置保护带作为预防措施，但这会造成频段使用的浪费，降低频率利用效率。
另一方面，在同时使用多个频段的信号的情况下，左或右频段的任何泄漏也有其自己的频谱，但由于它不会造成干扰，因此无需采取对策。通过同时使用多个频段，可以提高整体频率利用效率。
教授。 Hamamura 继续说道：“通过对 OFDM 进行微小修改就可以自由控制 NOMC 信号的频谱，这是一个划时代的发现。我们从不同的角度出发，从信号中提取新的属性，从而创造出更高效率的信号。”
教授。自大学以来，滨村就专注于信息和沟通。 “思考信号非常有趣。你不需要更多的理由，”他说。
“当我热切地进行研究以了解未来的发展时，我经常会偶然遇到新的发现。”
除了精确计算的理论之外，精致的感觉也很重要。而且，前方有东西的感觉往往会带来意想不到的发现。
“人们对越来越快的信息通信的需求持续存在，这是我们展示技能的机会。到目前为止，我们的研究表明，我们正在努力创建一种快速、鲁棒的抗干扰形式，并能够自由控制频谱。”