在智能手机、物联网设备遍地普及的今天，我们对无线通信的需求早已不只是“能连上”，而是要“连得快、耗得少、传得稳”。如何在有限的时间、频率、功率等传统通信资源下，突破性能瓶颈，实现更高的频谱效率（单位频谱能传输的数据量）和能量效率（单位能耗能传输的数据量），是通信领域长期攻关的核心难题。

广州大学陈庆春教授团队提出的通信存储融合创新理论，为这一难题提供了全新解法——把存储资源纳入通信系统设计框架，通过“通信+存储”的协同联动，在不增加传统通信资源的前提下，实现了频谱效率与能量效率的显著提升，同时构建起速率、能耗、时延的多维性能平衡体系，为未来无线通信技术发展开辟了新赛道。

跳出传统框架：给通信系统加个“智能缓存”

传统无线通信系统的设计，只盯着时、空、频、功率这些“硬资源”。打个比方，这就像一辆货车只能在固定时间、固定路线送货，遇到恶劣天气（对应差信道）也得硬着头皮上路，不仅效率低，还容易“抛锚”（数据传输失败）。当这些硬资源接近使用极限时，通信系统的性能天花板就出现了。

陈庆春团队的创新，是给通信系统引入了“存储”这一全新自由度，构建了融合存储资源的无线通信系统设计新框架。这里的存储包含两层含义：一是数据缓存，二是能量储存。

在这个新框架里，通信节点不再是“收到数据就立刻转发”，而是可以先把数据存在缓存里、把能量储存在电池中，再根据实时的信道状态、缓存数据量、剩余能量，灵活选择最佳传输时机和传输功率。比如网络中间的中继节点，以往要么直接放大转发信号，要么解码后传递，现在可以先把数据存起来，等信道条件变好时再发送，相当于给数据传输加了个“智能调度员”。

团队针对缓存辅助的无线多中继协作通信网络，设计了缓存与能耗状态感知的自适应传输机制，通过联合优化功率、时间、中继节点选择，实现了网络频谱效率的最大化。这一研究证实，除了信道状态，缓存和能耗这类“软状态信息”，也能成为提升通信性能的关键抓手。

解开性能谜题：速率、能耗、时延的“三角平衡术”

通信领域有个经典难题：想提升传输速率（频谱效率），往往要多耗能量、多等时间；想降低能耗，又可能牺牲速率和时延。通信存储融合技术，恰恰解开了这道“三角平衡题”。

团队首次明确了通信存储融合后系统的频谱效率-能量效率-传输时延理论极限与折中关系，核心逻辑很直观：利用无线信道“时好时坏”的特性，在信道好的时候多传数据，信道差的时候就把数据存起来“养精蓄锐”，通过这种“时间分集增益”，实现性能的整体跃升。

具体来说，数据缓存会带来一定的队列时延，但换来的是更高的频谱效率——就像我们等电梯时，宁可多等一会儿凑齐人再走，也比一趟只拉一个人更高效。团队通过数学建模发现，频谱效率的提升幅度和平均队列时延之间，存在清晰的“置换关系”：只要接受合理的时延增加，就能显著拔高频谱效率上限。

在无线能量收集与缓存辅助的双向协作通信网络中，团队设计的传输方案，就通过存储资源的调度，实现了能耗降低与速率提升的双赢。他们还建立了三者的量化折中模型，为不同业务场景（比如对时延敏感的视频通话、对时延不敏感的文件下载）提供了精准的性能调配依据。

落地应用：从理论到实际通信场景的转化

通信存储融合不只是“纸上理论”，团队针对不同通信场景，设计了一系列可落地的应用方案，让技术优势真正服务于实际需求。

1. 无线协作通信：给信号“搭座桥”

无线网络常会遇到“小区边缘信号弱”、“覆盖范围有限”的问题，协作通信技术能通过中继节点为信号“搭桥”，但传统中继的传输效率仍有短板。

团队将缓存技术与协作通信结合，让中继节点先缓存信源数据，再择机转发。通过动态规划和凸优化算法，优化传输模式、传输功率和中继选择，设计出的缓存辅助协作传输方案，能逼近理论性能极限。实验数据显示，相比传统中继选择方案，新方案在多中继场景下的吞吐量提升明显，中继节点越多，增益越显著。

2. 无线传感网：给传感器“省点电、提提速”

在大规模无线传感器网络中，传感器节点往往靠电池供电，既要收集数据，又要节省能耗，还要保证传输公平性，难度极大。

团队利用传感器的缓存和储能资源，设计了数据队列与电池状态感知的传输调度方案。即使在缺乏全局信道信息的情况下，这套方案也能通过自适应功率控制和时隙分配，实现接近最优的传输性能。测试表明，缓存技术能让传感网的频谱效率提升超过10%，同时兼顾了网络吞吐量和设备公平性，解决了“部分节点忙到断电、部分节点闲到浪费”的难题。

3. 安全供能中继：给保密通信“上把锁”

在无线供电的中继通信场景中，数据传输不仅要高效，还要防窃听。团队给这类系统配上数据和能量缓冲，通过动态分配时隙和功率，让系统的保密吞吐量大幅提升，同时厘清了保密吞吐量与队列时延的平衡关系，既保证了信息安全，又没让传输效率打折扣。

4. 6G物联网：给海量设备“铺好路”

面向6G物联网“泛在连接、超低功耗”的需求，海量设备接入带来的频谱竞争和高能耗问题是核心挑战。团队的研究证实，通信存储融合技术能通过协作中继传输，在提升频谱效率的同时降低设备能耗，为6G物联网构建“高能效、广连接”的传输网络提供了关键支撑，让未来智能互联世界的通信基础更稳固。

结语

通信与存储的深度融合，打破了传统无线通信的设计边界，重新定义了通信系统的性能提升路径。从理论框架的创新，到性能极限的厘清，再到应用方案的落地，陈庆春教授团队的研究，不仅更新了行业对通信系统设计的认知，更给6G等下一代通信技术的发展提供了可落地的技术方案。未来，随着这一技术与智能算法、泛在存储的进一步结合，还将催生出更多高效、绿色的通信新范式。

作者简介：陈庆春，教授、博士生导师，广州大学智能通信研究中心主任。