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仪表网 研发快讯】近日，国际综合性学术期刊《创新》(The Innovation，影响因子39.5)刊发了网络空间安全学院江涛教授团队在极端环境无线通信信道编码领域的重要突破，研究成果以“一种面向极端环境的高可靠弹性信道编码”(A high-reliable resilient coding for wireless communication in extreme environments)为题发表。该研究创新性地提出了分层重要性压缩、动态弹性校验和自适应混合极化核三项核心技术，实现了编码结构随数据优先级与实时信道状态的自主调整，为深空、深海、深地等极端场景下的高可靠无线通信提供了全新的技术方案。
深空、深海、深地探测不仅是前沿科学探索的战略高地，更关乎资源勘查与工程作业的核心命脉。无线通信贯穿任务全程，承担着指令下发、数据回传与应急处置等核心功能，其可靠性直接影响任务成败。然而，极端环境下无线信道同时面临超低信噪比、时变多径衰落和数据重要性分层等多重挑战，传统固定结构的纠错编码难以灵活应对复杂多变的传输条件。如何构建一种能够动态适配极端环境的高可靠编码方案，是当前无线通信领域亟待突破的关键难题。
针对上述核心瓶颈，研究团队提出了一套“传输场景建模”与“三层弹性编码架构”相结合的一体化框架。实际采集的任务数据首先送入弹性编码模块，经无线链路传输后，接收端通过弹性译码恢复原始数据，形成“采集—编码—传输—译码—控制”的完整闭环链路。
第一层即按需分配——为数据划分“轻重缓急”。框架搭载重要性感知比特分类器，将数据划分为 Critical(关键)、High(高)、Medium(中)、Low(低)四个优先级。对于控制指令类关键比特，保留全部原始信息；对非关键数据比特则进行适度压缩，从而实现差异化的资源分配。传统编码对所有数据一视同仁，不仅浪费宝贵的信道带宽，还容易因带宽挤占导致关键指令产生误码。本框架的分层压缩机制，从源头优化了比特资源的分配策略。
第二层即动态加固——为易错比特穿上“防弹衣”。基于极化比特误码概率的分布规律，框架借助动态校验矩阵生成器，自适应筛选易错比特并增设校验位，同时对信息比特、冻结比特与校验比特进行合理排布。信道质量恶化时，自动增加校验冗余以对抗突发误码；信道条件好转时，适度降低冗余以提高码率，从而灵活适配时变的极端信道环境。
第三层即智能适配——为不同场景定制“通信语言”。通过计算极化速率与评估极化指数，自适应内核调度器可动态构建极化核矩阵，按需匹配不同层级的内核结构。在深空远距场景中，选用高极化增益内核以补偿路径损耗；在深海时变信道场景中，切换内核以适应信噪比波动，有效弥补短码极化不充分的固有缺陷。
该研究打破了传统通信编码静态固化的设计思维，实现了编码结构随数据优先级与实时信道状态的自主调整，显著提升了恶劣信道下的通信稳定性，并严格控制了译码硬件的计算开销。面向深空卫星通信、深海水下探测和深地井下勘探三类典型应用场景，该框架均可针对性地调整三层模块参数，优先保障遥测控制指令的零误码传输，同时高效回传各类环境监测数据。
据悉，江涛教授团队长期深耕无线通信领域，聚焦信道编码、信号调制、频谱聚合等空口链路传输的基础理论、关键技术与工程应用研究。江涛教授是IEEE Fellow、移动信息网络国家重大科技专项咨询委员会专家、国家第六代移动通信技术研发总体专家组成员等。
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