第1章 概論

1.1 引言

無線通信技術的飛速發展始終以滿足人們多樣化、寬帶化的業務需求為主要目標。預計到2016年全球無線業務的數據流量需求將達到129艾字節[1]，面對這一“爆炸式”增長，無線通信業已存在的頻譜資源供需矛盾、異構網絡頻譜共享以及高能耗等問題將更加突出，亟待取得信息獲取、變換、存儲、傳輸、交換、應用等信息處理技術的重大突破。長期以來，無線通信的信息處理技術基本上是圍繞信號的幅度、相位和頻率特性展開。而根據電磁學理論，一個電磁波除了具有幅度、相位、頻率特性之外，還具有極化這一基本特征。事實上，無線信號作為電磁波所天然具有的極化特性也是信息處理可利用的重要資源。目前，極化信息處理在光、雷達和衛星通信領域均獲得了廣泛關注，特別是在雷達目標檢測、增強、濾波及識別中已顯示出其巨大的應用潛力[2,3]，但無線通信中極化信息處理研究開發的深度和廣度還遠遠不能與其重要性相稱[2,4]。

極化是電磁波的電場矢量在傳播截面上隨時間的變化軌跡[3]。在無線通信中引入極化信息處理，將充分利用極化這一電磁波所固有的矢量屬性，開拓極化域無線頻譜資源利用的全新維度，從而進一步豐富無線信號的分析、處理與傳輸理論，能夠從根本上有效緩解有限頻譜資源日益緊張和匱乏的難題，可為解決未來無線通信系統容量提升、異構網絡共存、綠色可持續發展等熱點問題開辟新的途徑，是無線通信最具理論價值和應用前景的研究方向之一。

本章從極化的歷史入手，介紹了從自然界到學術界、從可見光極化到電磁波極化的應用與研究歷程，重點闡述了極化信息處理在雷達、光通信、衛星通信和無線通信中的研究現狀，并指出其在無線通信中應用所面臨的主要問題。