觸摸通信科技尖峰
——記西安交通大學信息與通信工程學院教授李昂

劉 旭

“科研工作最吸引人的地方在于其不重復性，我非常享受帶著興趣不斷探索科學未知邊界的過程。以科研創新為基礎，為我國通信技術領域的突破和發展貢獻一分力量，是我一直以來的追求。”剛剛而立之年的西安交通大學信息與通信工程學院李昂教授快人快語，眼神中帶著西北人的豪爽與熱情。

2020年3月，李昂從澳大利亞悉尼大學完成博士后研究工作，通過“青年拔尖人才計劃”正式入職西安交通大學信息與通信工程學院，并鎖定5G和未來無線通信網絡中物理層的關鍵技術，致力于多天線（MIMO）通信系統、毫米波通信、符號級預編碼、波束成形、有益干擾、高能效通信、波束追蹤等多個方向的研究，承擔起陜西省科學技術廳重點項目“下一代無線網絡中多用戶上下行安全傳輸技術研究”等多個重量級科研項目，志在攻克我國通信技術領域的關鍵技術，彰顯中國科技的硬核實力。

毅然回國，以創新發力通信科研

“學成之后，回到祖國，一直在我的計劃之中。”李昂說。盡管已在國外獲得專業領域的高度認可，但李昂回國的決心始終沒有動搖過。2011年本科畢業于西安交通大學信息工程專業錢學森實驗班，他的身上傳承著交大人踏實、認真的傳統。正是這種扎扎實實的作風，以及鎖定目標就勇往直前的精神，讓他的學術成長之路看起來比別人更順遂一些。

本科畢業后，他保送西安交通大學信息與通信工程專業的碩士研究生，并以優異的成績于2014年獲得碩士學位。為了拓寬學術視野，他又考取了英國倫敦大學學院電子電氣工程專業博士研究生，并于2018年獲得哲學博士學位。2018年5月至2020年2月，他以博士后研究員身份在澳大利亞悉尼大學電子與信息工程學院從事研究工作。

但問耕耘，莫問收獲，全身心投入研究工作中的李昂，卻以自己的創造性工作不斷收獲著累累碩果。近年來，他在無線通信領域I E E E知名刊物和會議累計發表學術論文46篇，其中I E E E期刊文章22篇，其中通訊作者15篇，第一作者11篇，包括無線通信領域頂級期刊I E E ECommunications Surveys&Tutorials文章1 篇（第一作者兼通訊作者），IEEE Transactions on Wireless Communications、IEEE Transactions on Signal Processing、IEEE Transactions on Communications等IEEE匯刊文章17篇。在IEEE ICC、IEEE GlobeCom、IEEE ICASSP、IEEE SPAWC等IEEE國際權威會議上共計發表會議文章24篇，其中第一作者17篇，邀稿3篇。他長期擔任I E E E多個期刊和國際會議的論文評審人，2017年和2019年分別被評為IEEE Communications Letters和IEEE Transactions on Communications模范審稿人（Exemplary Reviwer）。尤其是在澳大利亞悉尼大學期間，他曾作為組織者和分會主席，在IEEE信號處理協會旗艦會議IEEE ICASSP2020上組織了一項特別會議，其在國際通信技術領域的學術影響不斷擴大。

李昂

談到作為一位學者的成長與蛻變，李昂更多的是把困難當作成長的契機。“其實，我的成長路上也有所謂的‘空瓶期’。比如我剛到英國讀博時，第一次投稿的論文就一下子收到二三十條修改意見。當時對我打擊很大。正是從那時開始，我明白了只有那些符合實際通信場景的方案才能夠真正推動行業發展。”也是從那時開始，李昂提高了對自己的要求，并逐漸完成了從一個學生到研究者的轉變。在他看來，只有不斷提高對自身的要求，勇敢地突破，才能在競爭激烈的通信技術研究領域做出不凡的成果。

鎖定關鍵技術，勇攀通信尖峰

“隨著網絡技術的發展和網絡應用的不斷擴大，人們對網絡安全環境的需求，已經不亞于對現實安全環境的需求。”李昂說。

5G時代，信息安全已成為通信技術發展的關鍵。萬物互聯的大數據時代，人們會把更多的隱私、秘密、權限放在網絡上，或者在網絡上使用，而這些信息必然會被存儲和記錄，由此帶來的信息安全風險也隨之加深。未來，隨著車聯網、物聯網的建立和應用，信息安全的戰略意義將更為凸顯。如何走在科技發展的前列，做好通信技術儲備，作為通信技術專家，李昂發揮自身的技術優勢，做了一系列工作。

英國倫敦大學學院（UCL）課題組合影

“大數據時代，除了在通信協議層實現信息安全，通過預編碼的無線通信方式加入人工噪聲干擾，進而在物理層實現通信安全，在技術上將更為可靠和安全。因此，如何實現通信的物理層安全成為當前通信技術領域急需突破的難點，也成為各個國家技術競爭的重要方面。”李昂介紹說。

由于5G技術發展勢頭強勁，全球5G競賽升溫速度也比預期來得要快。多個國家都在圍繞5G展開競爭，力爭在這一領域取得領先成果。基于西安交通大學信息與通信工程專業的有力支持，李昂承擔起陜西省科學技術廳重點項目“下一代無線網絡中多用戶上下行安全傳輸技術研究”，并擔任合作方負責人。

據李昂介紹，隨著無線通信技術應用領域的快速擴大，無線通信技術需要滿足行業急速增長的移動數據業務量。而眾多無線通信技術中，多天線無線通信系統及其相應的預編碼方案設計是實現高性能無線通信系統的物理層關鍵技術之一。然而，多天線無線通信系統傳輸中存在的信息流間干擾和用戶間干擾是制約無線傳輸性能的一個主要因素，因此如何處理多天線傳輸中的干擾始終是多天線通信系統中的核心關鍵所在。從傳統觀點來看，干擾被認為是限制無線通信系統性能的一種有害因素，因此傳統的幀級別預編碼設計方案盡量減少、消除或避免無線傳輸中的干擾。和傳統方案相比，近年來提出的基于有益干擾（Constructive Interference）的符號級預編碼（Symbol-Level Precoding）方案能極大提升多天線無線通信系統的性能。因此，基于有益干擾的符號級預編碼方案引起了學術界和工業界的廣泛關注。

“在多天線無線通信系統的下行傳輸中，通過利用額外的數據符號信息，基于有益干擾的符號級預編碼方案能將原先對無線傳輸有害的干擾信號轉化為有益的有用信號功率，從根本上解決了多天線通信系統下行傳輸中的信息流間干擾或用戶間干擾問題，將進一步提升多天線系統的無線傳輸性能。這正是我們這一項目的目標所在。”李昂信心滿滿地說。基于這一項目，他還將有益干擾定義為使接收數據信號進一步遠離檢測門限的干擾信號，而有益干擾區域則為使數據符號進一步遠離星座圖解調門限的區域。

李昂的信心源于扎實的前期積累。據了解，李昂的博士導師Christos Masouros教授即是有益干擾概念的提出者之一，李昂自博士期間開始一直從事有益干擾及符號級預編碼方案的相關研究工作，對基于有益干擾的符號級預編碼方案的問題分析、數學描述、實際應用背景和需求有深刻的理解，并發表多篇 IEEE期刊文章。他2018年發表在IEEETransactions on Wireless Communications期刊上的文章首次揭示了符號級預編碼方案的最優預編碼結構，同時進一步提出的低復雜度算法避免了對復雜優化問題的直接求解，在不損失性能的前提下極大降低了符號級預編碼方案的計算復雜度，得到了多位領域內知名專家的肯定和認可。

李昂介紹，目前針對符號級預編碼方案的研究仍然有很多科學問題亟待解決，其中關于如何應用到實際通信系統這一方面的問題尤為突出。為解決這些問題，未來他將帶領團隊迎難而上，努力在多個方面實現突破，包括針對多調制共存場景的符號級預編碼方案研究、滿足低峰均比傳輸的符號級預編碼方案研究以及不同數據符號組合對符號級預編碼方案的影響研究等，著力建立普適性的有益干擾條件數學表達式，設計低峰均比約束下的符號級預編碼方案，揭示不同數據符號組合對應的預編碼矩陣之間的轉換關系，進而切實解決當前通信場景下的實際應用需求。

在英國倫敦海德公園

“緊密聯系實際的科研工作，讓人深深沉醉。”李昂說。雖然今年科研項目的進展在一定程度上受到疫情的影響，但是現在他和團隊已經恢復工作，正處在緊鑼密鼓的科研攻堅之中。

除了上述項目，由李昂承擔的“陜西省人才計劃”青年項目、陜西省科學技術廳項目“面向5G的高能效毫米波傳輸方案研究”等也在持續推進中。

顛覆創新，昂首奮進再出發

隨著全球科技競爭的加劇，我國的基礎研究呼喚顛覆式創新。以創新性技術驅動通信技術領域發展，成為真正增強我國通信技術實力的必由之路。李昂深知這一點。在母校的支持下，他將再接再厲，帶領團隊勇攀通信技術巔峰。

據李昂介紹，西安交通大學信息與通信工程專業是我國原“211工程”和原“985工程”中學校重點建設的學科，入選了首批“雙一流”學科建設名單。近年來，學校承擔和參與了重大專項、原“973”計劃、“支撐”計劃、原“863”計劃、自然科學基金項目等國家級課題及重大橫向合作課題80余項，充裕的運作空間和舒適的科研環境，進一步提升了在職科研人員的科研能力。在學校的支持下，他在全力開展研究工作的同時，也在積極構建學生培養和團隊建設方案。未來，他將著手建立一個以年輕教師為主，對于符號級預編碼方案設計及未來多天線無線通信系統物理層技術進行系統性研究的科研團隊，為我國通信技術領域做好人才儲備。

他山之石可以攻玉，李昂非常重視國際交流與合作。多年的海外留學及研究工作經歷，使他和無線通信領域多位外國知名專家保持著良好的合作關系，包括英國倫敦大學學院Christos Masouros教授（IEEE Senior Member，英國Royal Academy of Engineering Research Fellowship特別資助學者），盧森堡大學Bj?rn Ottersten教授（IEEE Fellow），美國加州大學歐文分校A. Lee Swindlehurst院士（IEEE Fellow，瑞典皇家工程科學院外籍院士），澳大利亞悉尼大學Yonghui Li教授（IEEE Fellow）和澳大利亞悉尼大學Branka Vucetic院士（IEEE Life Fellow，澳大利亞科學院、工程院兩院院士）。未來，他將以此為契機，與英國倫敦大學學院、澳大利亞悉尼大學、盧森堡大學等國際著名學府建立更為緊密的長期合作關系，通過定期的相互交流訪問、學術研討會、推薦研究生和博士生等形式，共同進行高水平的學術研究，服務我國通信技術領域的發展。

作為青年拔尖人才回到母校，李昂說：“這是一種壓力，也是一種動力。”

他將以此為嶄新的起點，揚帆再出發，用更高的標準要求自己，做無愧于時代的奮進青年，為我國通信技術的發展貢獻力量。