第1章 概论

1.1 引言

无线通信技术的飞速发展始终以满足人们多样化、宽带化的业务需求为主要目标。预计到2016年全球无线业务的数据流量需求将达到129艾字节[1]，面对这一“爆炸式”增长，无线通信业已存在的频谱资源供需矛盾、异构网络频谱共享以及高能耗等问题将更加突出，亟待取得信息获取、变换、存储、传输、交换、应用等信息处理技术的重大突破。长期以来，无线通信的信息处理技术基本上是围绕信号的幅度、相位和频率特性展开。而根据电磁学理论，一个电磁波除了具有幅度、相位、频率特性之外，还具有极化这一基本特征。事实上，无线信号作为电磁波所天然具有的极化特性也是信息处理可利用的重要资源。目前，极化信息处理在光、雷达和卫星通信领域均获得了广泛关注，特别是在雷达目标检测、增强、滤波及识别中已显示出其巨大的应用潜力[2,3]，但无线通信中极化信息处理研究开发的深度和广度还远远不能与其重要性相称[2,4]。

极化是电磁波的电场矢量在传播截面上随时间的变化轨迹[3]。在无线通信中引入极化信息处理，将充分利用极化这一电磁波所固有的矢量属性，开拓极化域无线频谱资源利用的全新维度，从而进一步丰富无线信号的分析、处理与传输理论，能够从根本上有效缓解有限频谱资源日益紧张和匮乏的难题，可为解决未来无线通信系统容量提升、异构网络共存、绿色可持续发展等热点问题开辟新的途径，是无线通信最具理论价值和应用前景的研究方向之一。

本章从极化的历史入手，介绍了从自然界到学术界、从可见光极化到电磁波极化的应用与研究历程，重点阐述了极化信息处理在雷达、光通信、卫星通信和无线通信中的研究现状，并指出其在无线通信中应用所面临的主要问题。