新刊推荐 | npj Wireless Technology 三月论文解读

矢量光无线通信：连接光学物理与工程，面向 6G 及未来

Vectorial optical wireless communications: bridging optical physics and engineering for 6G and beyond

图 1：从传统OWC到VOWC的演化框架

第六代（6G）及未来通信系统对更高性能的需求，正推动包括光无线通信（OWC）在内的现有无线技术接近其物理极限。本文提出，基于光学物理学的矢量光有望为光无线通信带来新的突破。矢量光场在正交偏振方向上加载不同的空间模式，本质上实现了多个自由度的复用，提供了传统强度调制或均匀偏振调制难以达到的控制精度。其固有的自由度耦合特性还启发了新型矢量调制方案，并可能带来超分集增益。作者从光学物理学角度系统梳理了该领域进展，阐述了标量光无线通信向矢量光无线通信（VOWC）演进的趋势，重点讨论了主要挑战、机遇及初步解决方案。同时，文章展望了VOWC为无线通信带来的新可能，例如在光学物理驱动下实现光通信、传感和成像的多功能集成，从而显著增强6G的集成感知与通信能力。通过引入上同调理论和拓扑物理工具，VOWC有望将光学物理学与通信工程更紧密连接，拓展6G及未来无线通信的技术边界和理论视野。

一种用于网络化系统的信任模型

A trust model for networked systems

图2：图中所示的五个圆盘分别代表 50 个实体的 RNNTM-TG，这些实体包括 48 个物联网设备（编号为 N0 至 N47），它们呈圆形排列，两个网关位于圆心。

本文研究了网络中不同实体之间信任如何随时间逐步建立或下降，这种变化通过实体间表达的正面或负面意见来实现。每个实体从外部监管机构获得初始“投票权”，但频繁发表意见或收到负面评价的实体，其投票权和信任度会逐渐降低，直至信任度为零时无法继续投票。由此构建的随机神经网络信任模型（RNNTM）具有简洁的解析解，便于计算和分析。作者通过时变数值模拟，展示了一组受网络攻击和消息随机丢失影响的实体（包括物联网设备和网关）之间信任关系的动态演化过程。该模型为理解和设计可信网络化系统提供了新的分析工具和参考。

面向中高频段的射线追踪模拟器 NYURay 的站点特定定位校准与验证

Site-specific location calibration and validation of ray-tracing simulator NYURay at upper mid-band frequencies

图3：纽约布鲁克林市中心（NYU布鲁克林校区周边）UMi测量区域内，真实环境物体与相应三维模型的对比。

射线追踪（RT）仿真是构建无线数字孪生、实现精确信道预测的关键技术，但其精度常受定位误差和验证不足的限制。本文针对纽约大学自主开发的射线追踪器 NYURay，在中高频段（6.75 GHz 和 16.95 GHz）开展了站点特定的位置校准与验证工作。作者提出了一种优化发射机-接收机（T-R）位置的校准算法，有效修正GPS定位误差，使仿真与实测功率延迟曲线高度一致。在视距（LOS）场景下，T-R定位精度提升42.3%；在非视距（NLOS）场景下提升13.5%。在距离40米至880米的18个收发位置验证结果显示，NYURay在路径损耗预测方面精度极高，所有位置的路径损耗指数（PLE）偏差均小于0.14。虽然在时延扩展和角度扩展上略有低估，但其统计分布与实测仍高度相似。经过验证的NYURay为6G信道建模和部署规划提供了可靠的参考数据。

频域中 Zak-OTFS 的低复杂度均衡方法

Low-complexity equalization of Zak-OTFS in the frequency domain

图4：OFDM 和 Zak-OTFS 的区别图示。

4G/5G广泛采用的OFDM技术对频率选择性信道具有较好鲁棒性，且可用单抽头滤波器实现低复杂度均衡。但随着移动性增加，OFDM性能下降明显。基于Zak变换的正交时频空间（Zak-OTFS）调制已被证明对同时存在延迟和多普勒频移的双选择信道更具鲁棒性。本文提出了一种在频域（FD）中对Zak-OTFS进行低复杂度均衡的方法。作者推导了频域系统模型，并证明其与时延-多普勒（DD）域模型酉等价；同时证明频域信道矩阵具有带状结构，可采用共轭梯度法显著降低均衡复杂度。数值模拟表明，该频域均衡的复杂度与帧维度呈线性关系（远低于传统MMSE的立方复杂度），且性能接近DD域均衡的最优水平。该方法为高移动性场景下的高效信号处理提供了实用方案。