基于波形共用機制的雷達通信一體化研究進展

楊 超，張逸格，鄭 霖

(桂林電子科技大學 廣西認知無線電與信息處理重點實驗室，廣西 桂林 541004)

0 引言

由于未來電子對抗平臺需要配備多種電子設(shè)備，但裝備的體積、質(zhì)量以及電磁兼容等問題往往難以滿足實際應(yīng)用需求。為此，多功能的一體化系統(tǒng)成為一種有效的解決途徑。

最早的雷達-通信一體化系統(tǒng)出現(xiàn)于 1978年美國航空航天局(NASA)空間軌道飛行器，隨后還有多功能射頻綜合系統(tǒng)AMRFC、具有信號處理模塊共享機制的“寶石柱” “寶石臺”以及海軍集成桅桿技術(shù)計劃等。近幾年國外的一體化系統(tǒng)開發(fā)項目仍在繼續(xù)，如2018美國國防高級研究計劃局DARPA和洛馬公司臭鼬工廠共同開展了“體系集成技術(shù)與實驗”項目研發(fā)[1]，旨在基于信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)體系將偵查、探測、通信、干擾、打擊及評估等各種作戰(zhàn)單元進行無縫連接，以及為了增強單兵便攜式多功能裝備性能和多兵種協(xié)同作戰(zhàn)的能力。2018年美國陸軍納蒂克士兵研究開發(fā)與工程中心發(fā)布的“未來士兵”研發(fā)板塊[2]，介紹了未來單兵裝備將具備環(huán)境勢態(tài)感知、健康狀態(tài)監(jiān)控、人車/人與無人機的交互控制以及協(xié)同編隊作戰(zhàn)等功能。

早期的多功能一體化系統(tǒng)理念主要停留在設(shè)備層面上的集成，不同系統(tǒng)仍占據(jù)不同的頻段資源。而隨著信息化時代的發(fā)展，頻譜資源越來越緊張，多個國家都在促進多系統(tǒng)多業(yè)務(wù)頻率共享機制的發(fā)展。從電視白頻譜到2.3 GHz、3.5 GHz頻段的多種業(yè)務(wù)動態(tài)共享模式表明了各國對提高頻譜資源利用率的迫切需求。我國為了推動頻率共享機制的發(fā)展，也出臺了相應(yīng)的有力政策，如2013年的“寬帶中國”戰(zhàn)略中就明確了將2 300～2 400 MHz頻段的雷達和移動通信頻譜進行共享。因此，為了降低頻譜資源的開銷，波形共用機制下的雷達通信一體化波形設(shè)計研究成為近幾年的熱點。

本文首先闡述了基于維度復(fù)用的一體化波形設(shè)計存在的問題以及不同維度復(fù)用方式的優(yōu)劣；然后詳細介紹了兩種主流波形體制的一體化波形設(shè)計，以及基于信息論的不同雷達性能評價指標下的一體化波形設(shè)計思路及研究進展；最后討論了當前一體化波形存在的問題以及展望未來一體化系統(tǒng)發(fā)展方向。

1 基于維度復(fù)用的一體化波形設(shè)計

基于維度復(fù)用的一體化波形設(shè)計，即在時、頻、碼或空間緯度上利用不同正交資源加載不同功能的方式，如時分、頻分、碼分和空分(近幾年)，該方式類似于通信系統(tǒng)里的多址方式。

不同維度復(fù)用方式的雷達通信一體化波形設(shè)計各具優(yōu)缺點，表1列出了4種復(fù)用方式的優(yōu)劣對比。

表1 不同維度復(fù)用的一體化波形設(shè)計對比

基于維度復(fù)用的一體化波形，并沒有提高資源的利用率。若把時頻碼空四維看成一個四維資源塊的話，這些方式只是通過劃分資源塊進行功能劃分，仍存在資源競爭的關(guān)系。

2 基于現(xiàn)有體制的一體化共用波形設(shè)計

共用波形的一體化設(shè)計思路是采用相同波形并能夠同時完成雷達和通信功能，所以并不存在資源競爭的問題。雖然共用波形信號可共用各維度資源，但是通信調(diào)制信息的隨機性會對雷達系統(tǒng)的性能造成損失。

2.1 基于OFDM的共用波形設(shè)計

近幾年由于調(diào)制效率高且抗多徑衰落，使得OFDM信號在通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此，不少學者試圖在OFDM信號基礎(chǔ)上設(shè)計適用于雷達通信一體化的波形，主要研究可分為兩大類：OFDM和具有恒包絡(luò)的CE-OFDM的一體化波形。

2.1.1 基于常規(guī)OFDM的一體化波形設(shè)計

在OFDM一體化波形設(shè)計中，文獻[31]將多個OFDM符號作為一個一體化信號，通過調(diào)節(jié)多個符號的相位來優(yōu)化OFDM的模糊函數(shù)，為此提出了基于多頻互補相位編碼的OFDM雷達信號，但通信信息只能通過對OFDM符號整體加載相位調(diào)制。隨后，文獻[32-33]改用直接序列擴頻調(diào)制優(yōu)化整體信號的模糊函數(shù)，這類方法雖然能夠獲得較好的模糊函數(shù)性能，但并沒有考慮峰均比的問題。

由于信號峰均比高且OFDM信號僅有較小的時間出現(xiàn)高峰值[34]，這將造成射頻功放的效率損失，同時還會因非線性失真導(dǎo)致帶外輻射增加和誤碼性能下降。因此，需要在OFDM信號發(fā)射前降低信號的峰均比，文獻[35]采用混沌相位編碼對OFDM信號進行調(diào)制，結(jié)合自模糊函數(shù)和峰均比兩個指標對相位參數(shù)進行優(yōu)化。文獻[36]利用動態(tài)星座擴展對OFDM的峰均比進行優(yōu)化，對雷達目標檢測性能影響并不大，其基本思想是通過對星座點位置的調(diào)整來減少相同相位出現(xiàn)的概率，從而降低信號的峰均比。

由于每個子載波上調(diào)制通信信息所帶來的隨機性會對模糊函數(shù)造成影響，文獻[37-38]分析了隨機調(diào)制的通信信息對雷達模糊函數(shù)帶來的影響，并通過對通信信息進行預(yù)調(diào)制處理，以保證不同符號間所調(diào)制的通信信息具有良好的非周期自相關(guān)和互相關(guān)特性，從而降低了因通信調(diào)制所造成的雷達性能損失。

隨著多天線結(jié)構(gòu)的發(fā)展，為了提高一體化系統(tǒng)的目標方位估計精度，相關(guān)研究者也開始了MIMO OFDM的一體化系統(tǒng)設(shè)計。文獻[39]提出MIMO OFDM雷達通信一體化系統(tǒng)，每根天線均發(fā)送步進頻率OFDM通信信號，不同天線間也采用步進的頻率保證天線間信號的正交性，如圖1所示。類似文獻[40]以多符合組幀結(jié)構(gòu)發(fā)送，不同天線采用OFDM正交頻分方式保證MIMO雷達發(fā)射信號的正交性。隨后，文獻[41]提出基于此架構(gòu)的目標距離精估計和角度精估計算法。文獻[42]進一步提出了一種隨機復(fù)用調(diào)制的MIMO OFDM系統(tǒng)，不同天線均采用相同頻帶的OFDM信號，但需要進行時頻塊資源隨機選取，以保證不同天線間發(fā)射信號的正交性，最后通過壓縮感知算法可獲得精確的角度估計值。由于MIMO雷達要求各天線發(fā)射正交波形，所以MIMO的引入并沒有增加通信容量。

圖1 MIMO OFDM一體化系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of MIMO OFDM integrated system

2.1.2 基于恒包絡(luò)正交頻分復(fù)用的一體化波形設(shè)計

為了獲得恒包絡(luò)的OFDM調(diào)制信號，文獻[43]提出了恒包絡(luò)正交頻分復(fù)用(CE-OFDM)概念，其思想是將OFDM調(diào)制信號植入到具有恒包絡(luò)信號的相位中。由于該OFDM調(diào)制加載到相位調(diào)制上需要保證OFDM是個實數(shù)信號，為此需要通過對稱共軛設(shè)計子載波數(shù)據(jù)使其實數(shù)化。接收信號經(jīng)過相位提取后，可獲得已調(diào)制的實數(shù)OFDM信號，然后經(jīng)過DFT處理從對應(yīng)頻點獲得解調(diào)數(shù)據(jù)，其信號處理流程如圖2所示?；诖?，不少研究者試圖將恒包絡(luò)OFDM應(yīng)用到雷達通信一體化系統(tǒng)中。

圖2 CE-OFDM調(diào)制解調(diào)信號處理流程圖Fig.2 CE-OFDM modulation and demodulation signal processing flow chart

文獻[44]將P4碼與CE-OFDM相結(jié)合可優(yōu)化其模糊函數(shù)，研究表明其模糊函數(shù)特征具有圖釘狀的結(jié)構(gòu)。但由于信號相位被實數(shù)OFDM調(diào)制，所以相位會出現(xiàn)嚴重的峰均比問題，進而造成其頻譜效率下降。文獻[45-47]針對CE-OFDM雷達通信一體化系統(tǒng)對信號峰均比和頻譜效率兩方面的問題，通過相位調(diào)制以及相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)來對兩個指標進行折中處理，同時分析了調(diào)制指數(shù)對兩個性能指標的影響。由于CE-OFDM的相位調(diào)制系數(shù)會影響到距離估計性能，文獻[48]分析了相位調(diào)制系數(shù)與距離估計性能之間的關(guān)系，在確保通信速率不變的條件下通過優(yōu)化調(diào)制系數(shù)來提升距離估計精度。

總體來說，基于OFDM的一體化波形主要問題：一是存在大峰均比問題，雖然CE-OFDM可以解決恒包絡(luò)問題，但代價是需要犧牲很多頻譜效率；二是雷達模糊函數(shù)受到隨機調(diào)制信息影響，雖然可以通過犧牲調(diào)制效率換取一定模糊函數(shù)性的提升，但是不同符號的模糊函數(shù)依然存在差異性，這會導(dǎo)致多脈沖積累時產(chǎn)生殘余旁瓣調(diào)制等問題。考慮到LTE等多種通信物理層協(xié)議中主要還是采用OFDM體制，因此近期研究者也正在試圖利用現(xiàn)有通信標準進行目標檢測研究，期望在現(xiàn)有通信設(shè)備基礎(chǔ)上附加環(huán)境感知功能。

另一種思路是直接在常用雷達波形上加載通信信息，常見的雷達波形有LFM、FSK以及MFSK等，因其具有恒包絡(luò)特征，所以不存在峰均比問題，且自身也具有良好的模糊函數(shù)性能。因此，不少研究者也開始了基于雷達信號的一體化波形設(shè)計。

2.2 基于LFM的共用波形設(shè)計

作為雷達常用波形LFM，其具有恒包絡(luò)特性，且可通過脈沖壓縮獲得高距離分辨力?；诖?，許多學者將其與相位調(diào)制、FSK調(diào)制、多載波調(diào)制以及多斜率調(diào)制等通信調(diào)制方式相結(jié)合設(shè)計了雷達通信一體化波形。

2.2.1 基于相位編碼調(diào)制

在LFM的基礎(chǔ)上利用不同擴頻序列代表不同信息，文獻[49]采用直接序列擴頻碼作為通信信息嵌入在FM信號中，并指出該一體化波形的模糊函數(shù)性能與頻譜擴展程度存在沖突且與M序列的相位關(guān)系有關(guān),其信號調(diào)制過程如圖3所示。

圖3 基于相位編碼調(diào)制的FMCW一體化波形設(shè)計示意圖Fig.3 Schematic diagram of FMCW integrated waveform design based on phase coded modulation

由于直擴會存在相位跳變的問題，使得這類方法無法直接采用傳統(tǒng)差拍處理，所以文獻[50]采用群時延濾波先進行時延對準，然后去除直擴相位跳變的方法。但是該時延對準精度依賴于FMCW對差拍頻率的估計，而時延對準的誤差對相位跳變的補償很敏感。

由于經(jīng)連續(xù)相位調(diào)制(CPM)的FMCW,又稱Polyphase-Coded FM (PCFM)具有更好的譜效率以及恒包絡(luò)特性[51-52]，故文獻[53]在PCFM波形基礎(chǔ)上，對每個符號內(nèi)部再進行通信調(diào)制，調(diào)制方式仍采用CPM以保證不影響譜效率和恒包絡(luò)特性，但這種方法會對距離旁瓣產(chǎn)生調(diào)制作用，導(dǎo)致主旁瓣比下降。且由于距離旁瓣調(diào)制與調(diào)制信息有關(guān)，所以調(diào)制波形具有隨機性，進而會對多普勒維的脈沖主旁瓣造成影響[54]。為此，還需要額外的距離旁瓣抑制處理來降低雷達性能的損失[55]。

2.2.2 基于FSK調(diào)制

文獻[56]提出FSK+PN序列的雷達通信一體化系統(tǒng)，采用FSK調(diào)制實現(xiàn)通信功能，在多個FSK符號上加載PN序列以提高信號的相關(guān)性能，并把多個符號作為一個大時寬的信號進行相關(guān)處理可獲得目標信息。文獻[57]提出FSK調(diào)制與LFM相結(jié)合的一體化波形，并利用短時傅里葉變換進行頻率的判決。文獻[58]提出在一個LFM信號內(nèi)部選擇一小段時間進行MSK+LFM調(diào)制，并設(shè)置保護間隔以防止帶間干擾，這樣的設(shè)計對主旁瓣比影響較小。文獻[59]搭建了一個FSK-LFM的系統(tǒng)測試平臺，在實際環(huán)境下測試一體化系統(tǒng)的性能。此外，文獻[60]采用多頻點鍵控的LORA調(diào)制信號傳輸通信數(shù)據(jù)，雷達接收機通過dechirp處理后的差拍頻率對目標距離速度進行估計，其信號處理流程如圖4所示。

圖4 多頻點鍵控FMCW一體化系統(tǒng)Fig.4 Multi frequency keying FMCW integrated system

雖然該系統(tǒng)從通信角度無需多加處理，但是多頻點的LORA對應(yīng)的雷達脈沖重復(fù)時間非常短，這會導(dǎo)致它的不模糊距離非常短。總體來說，基于FSK一體化方法的調(diào)制效率還是太低。

2.2.3 基于多載波調(diào)制

① 頻帶重疊的OFDM FMCW，文獻[61-62]采用FRFT-OFDM信號結(jié)構(gòu)通過不同初始頻率子LFM信號加載通信信息，并利用最大似然求解目標參數(shù)或通過調(diào)節(jié)幅度。為了降低多徑環(huán)境下OFDM FMCW通信接收端處理的復(fù)雜度，文獻[63]提出一種基于菲涅變換的正交Chirp分復(fù)用(OCDM)，該結(jié)構(gòu)最大的特點是接收端的離散信號經(jīng)菲涅變換后信號矩陣具有循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)。所以在多徑信道條件下，仍可采用單點均衡處理。隨后，文獻[64]提出基于OCDM的一體化系統(tǒng)，將Chirp基分成兩部分，一部分加載通信信息，另一部分用于抑制峰均比，并分析了其模糊函數(shù)仍具有圖釘狀結(jié)構(gòu)。這類方法的調(diào)制效率高，但存在嚴重的峰均比問題。

② 頻帶不重疊的多帶FMCW，文獻[65]將LFM與OFDM相結(jié)合提出OFDM Chirp一體化系統(tǒng)，發(fā)射信號首先進行OFDM調(diào)制，然后通過一個以線性調(diào)頻信號為載波的混頻器到達天線端。接收端采用同樣的線性調(diào)頻載波進行混頻，然后通過FFT處理和解星座獲得數(shù)據(jù)，其信號處理流程如圖5所示。而雷達需要將對整個OFDM Chirp信號進行匹配處理，但調(diào)制數(shù)據(jù)的隨機性會對其模糊函數(shù)性能造成影響，為此采用平均模糊函數(shù)對雷達性能進行了評估。該方法中OFDM與傳統(tǒng)OFDM存在區(qū)別，其載波間隔要求等于線性調(diào)頻信號帶寬。由于FMCW的頻譜并不發(fā)生重疊，所以頻譜利用率很低。

圖5 OFDM Chirp一體化信號處理流程圖Fig.5 Flow chart of OFDM chirp integrated signal processing

2.2.4 基于多斜率調(diào)制

鑒于多斜率FMCW可解決單斜率存在的距離多普勒耦合[66]以及多目標配對問題[67]，文獻[68]提出多斜率鍵控調(diào)制的FMCW一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)仍采用差拍處理后的頻率值來估計目標信息，且通過相鄰脈沖相位差估計目標速度。另一方面將通信信息加載在不同的斜率上，接收端通過不同斜率的相關(guān)處理來解調(diào)數(shù)據(jù)。最后，指出該一體化通信的誤碼性能與選擇的斜率差有關(guān)，并通過硬件平臺實測驗證了該方法的可行性。該類方法問題在于斜率的改變會造成信號帶寬在變，所以會損失系統(tǒng)頻帶利用率。而且差拍后的頻率會隨斜率而改變，從而會對多脈沖間的相干積累處理造成影響。

雖然多載波FMCW調(diào)制效率較高，但也失去了原本恒包絡(luò)的優(yōu)勢，其余大部分FMCW一體化方式的調(diào)制效率依然較低。但換個角度來看，在雷達應(yīng)用中通常所提供的帶寬資源非常大，即使通信調(diào)制效率較低，也依然能夠提供不小的通信容量。尤其對車載領(lǐng)域的雷達使用者而言，更重要是能夠不損失雷達性能，通信只是額外的附加功能。且現(xiàn)在車載雷達領(lǐng)域FMCW已成為主流波形體制，所以FMCW波形的一體化體制與當前雷達傳感器設(shè)備具有更好的兼容性，也具有更好的市場發(fā)展前景。

3 基于信息論的共用波形設(shè)計

為了從理論上獲得最佳的一體化波形，以信息論為支撐，部分學者展開了一體化系統(tǒng)的理論界及最優(yōu)波形的研究，以雷達性能評價指標可分為雷達互信息和雷達估計速率兩類。

3.1 基于雷達互信息優(yōu)化

西安電子科技大學廖桂生教授團隊提出基于OFDM波形通過調(diào)節(jié)不同子載波上的能量來最小化雷達互信息量，同時聯(lián)合通信容量進行組合加權(quán)，可在系統(tǒng)雷達性能和通信性能做折衷處理[69]。

北京郵電大學馮志勇教授團隊提出基于CD-OFDM波形共享一體化信號，采用碼分的OFDM結(jié)合串行干擾消除技術(shù)，通信和探測使用不同的碼本資源，有效分離通信與探測信號，避免它們之間的干擾，安全性得以保障[70]。

同樣采用OFDM體制，文獻[71]通過優(yōu)化OFDM波形最小化雷達互信息，從而降低蜂窩系統(tǒng)的小區(qū)間干擾。此外，還有將雷達互信息擴展至一體化MIMO系統(tǒng)，通過對MIMO陣列波形優(yōu)化以調(diào)節(jié)波束達到降低雙功能系統(tǒng)間干擾的目標，文獻[72]探討了MIMO雷達目標定位的克拉美羅界和互信息,以及分布式MIMO通信系統(tǒng)間的性能優(yōu)化問題，文獻[73]基于M進制的位置與相位聯(lián)合調(diào)制以最小化接收信號的互信息量為優(yōu)化目標，到達降低多系統(tǒng)間干擾的目的。

3.2 基于雷達估計速率優(yōu)化

Bliss主要研究了具有獨立雷達或通信功能的多系統(tǒng)間共存問題，并提出雷達的估計信息速率概念用來估計雙功能系統(tǒng)的性能邊界[74-75]。相關(guān)研究包括：文獻[76]將不同系統(tǒng)發(fā)射的信號視為干擾，通過最大化雷達估計速率和通信速率，降低多系統(tǒng)間電磁干擾，從而解決雷達通信多系統(tǒng)共存問題。文獻[77]進一步解釋了雷達估計速率的內(nèi)涵，指出通信速率與雷達估計速率的比特值并不相等。另外，考慮到雷達估計速率可作為目標估計參數(shù)的不確定性以及在給定的跟蹤周期內(nèi)信息傳遞量的度量，所以文獻[78]進一步通過調(diào)節(jié)雷達的檢測周期，以最大化雷達估計速率和通信速率，從而最小化雷達頻譜共用對通信網(wǎng)絡(luò)的影響。除了信干噪比外，匹配輸出的波形主旁瓣也影響著一體化系統(tǒng)的性能，文獻[79]對波形頻譜進行加權(quán)，來調(diào)節(jié)距離主瓣和旁瓣對雷達估計速率和通信誤碼率所帶來的影響。

此外，該思想還擴展到了一些其他應(yīng)用場景，如將雷達作為中繼的多系統(tǒng)合作模式，文獻[80]提出基于雷達速率和通信速率優(yōu)化的多用戶頻譜共用合作系統(tǒng)。在MIMO場景下不同雷達和通信系統(tǒng)間干擾視為一種多址干擾，通過調(diào)節(jié)陣列導(dǎo)向矢量獲得最佳的雷達估計速率和通信速率[81]。但都未考慮實際雜波環(huán)境對一體化性能的影響，文獻[82]分析了雜波干擾抑制對雷達估計速率的影響，然后將殘余雜波視為一種加性噪聲，最后研究了合作模式下多系統(tǒng)干擾對消后的性能。

4 未來一體化系統(tǒng)展望

① 新體制波形的出現(xiàn)，如近幾年在通信領(lǐng)域出現(xiàn)的OTFS調(diào)制方式，不僅在距離多普勒域上具有良好的聚焦性，還具有良好的抗時頻色散能力，使其在通信領(lǐng)域成為了新的焦點，也促使某些學者開始OTFS一體化系統(tǒng)的研究[83-84]。

② 雷達互信息和雷達估計速率并不能反映雷達的全部性能，如雷達的距離、多普勒、方位分辨率以及主旁瓣比等性能參數(shù)。因此，對波形優(yōu)化的評價指標仍需進一步探討?；诶走_互信息的方式，還需要先驗信道信息且信道狀態(tài)穩(wěn)定，而實際中難以滿足這種要求，應(yīng)考慮在一定不確定性信道條件下設(shè)計具有穩(wěn)健性的一體化波形方法。

③ 現(xiàn)階段MIMO雙功能一體化的系統(tǒng)，雖然可利用共同的波形，但是本質(zhì)上還停留在空分方式上。對于雙功能系統(tǒng)而言，并沒有共同利用空間資源，尤其是一體化的通信功能并未利用到空間增益。近期Hanssanien提出了在不改變MIMO雷達波形結(jié)構(gòu)的條件下實現(xiàn)一體化系統(tǒng)的通信功能，從空間索引的角度提出一種通過多天線發(fā)射波形的順序來傳遞通信信息，并證明該方法并不會影響雷達系統(tǒng)性能，但其要求通信接收機具有波束方向的先驗信息[85]。另一方面，文獻[86]對空間順序調(diào)制的通信效率和性能進行初步探討。但不同天線波形匹配輸出的不一致性，會導(dǎo)致空間調(diào)制產(chǎn)生波束旁瓣調(diào)制等問題，有待進一步解決。

④ 多基地的一體化問題。當前大部分研究主要集中在單基地模式，單基地收發(fā)一體模式下接收端可以獲得通信信號的先驗信息。但雙基地或多基地模式下接收端缺乏先驗的通信信號，無法直接分離或去除一體化波形中通信調(diào)制的影響，也無法直接采用對應(yīng)的匹配濾波器，因此需要討論收發(fā)分離體制下雷達雜波對通信解調(diào)的影響，以及通信非理想解調(diào)情況下對一體化性能的影響。

此外，一體化雙工問題、上下行多址問題也受到了關(guān)注，Hassanien團隊基于空分的方式提出一種一體化上行鏈路多址方案[87]。

⑤ 當前大部分研究與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性較差，為了更好地適應(yīng)產(chǎn)業(yè)界的需求，部分研究人員也已經(jīng)開始利用一些現(xiàn)有標準進行一體化系統(tǒng)設(shè)計與驗證。

5 結(jié)束語

本文總結(jié)了近幾年雷達通信一體化波形設(shè)計的研究進展。整體來看，波形共用機制已然是當前一體化主推的方向，而考慮到已有通信和雷達設(shè)備的兼容性，OFDM與LFM體制依然是當前兩大主流一體化波形形式，同時還出現(xiàn)了OTFS等新體制波形。但大部分研究并未考慮系統(tǒng)復(fù)雜度，以及現(xiàn)有標準的兼容性、多節(jié)點協(xié)同等問題，所以仍然難以推廣至實際應(yīng)用。另外，基于信息論的一體化波形優(yōu)化方式可從理論上評估波形優(yōu)劣，成為一體化波形優(yōu)化的新風向標。但其先驗信息在實際中難以提前獲得，所以應(yīng)思考基于信息論的波形優(yōu)化設(shè)計問題中如何降低其對先驗信息的依賴性，才能在實際應(yīng)用中起到指導(dǎo)作用。此外，一體化系統(tǒng)還存在雙工、上下行鏈路多址以及雙多節(jié)點一體化組網(wǎng)等問題有待研究。