情境感知通信通过传感器及相关技术,使通信终端和通信中心能够主动感知通信服务对象所处的情境上下文,并针对该情境做出合理的用户需求预测和服务响应,最终通过对自身和周围环境的调整来达到辅助和改善人们通信过程的目的。情境感知通信是提升通信服务质量、改善用户体验的有效手段,对于业界具有重大应用价值,对于推进人机交互设计、人工智能等领域的研究也具有重要的科学意义。情境感知通信的硬件基础是传感器、高速网络和高性能计算,随着物联网、移动互联网、云计算等技术的发展,情境收集及后续分析处理的硬件基础日趋完备,但核心的软件基础--“感知”能力仍未得到很好的解决。情境感知通信中情境自身的复杂性、分散性、动态变化等特点,使得传统方法在这种分布、快速变化环境下难以奏效；情境获取后的融合、推理过程过于依赖人工经验和专家知识的建立与更新,在现实复杂应用中存在着局限性。情境感知研究领域提出至今仅有十几年的历史,相对仍是一个未成熟的新领域,其中的面临问题与传统工程问题具有较大差别,迫切需要有新的思想和观点加入进行尝试。为了解决上述问题,本文深入分析了现有的情境感知计算框架和相关应用,从通信服务自身特点出发,建立了符合通信特点的情境领域模型,并在此基础之上构建了情境感知通信的计算框架。与此同时,借鉴生物先天免疫中,抗原提呈细胞融合不同环境信号,并快速做出机体健康状况判断的机制,提出了一种基于危险理论的情境融合方法。同时为了改善情境感知中另一个关键问题“情境推理”在推理结果方面存在个性化不足的现象,从适应性免疫中的免疫网络理论出发,提出了基于免疫网络的情境感知协同过滤推荐方法,用于预测用户在不同情境下的对不同服务的偏好,来辅助情境推理做出更符合用户个性需求的服务方案。本文完成的工作如下1)建立情境感知通信的领域模型：通过分析情境感知通信应用之间的共同性和可变性,以及情境感知通信与传统通信服务之间、与其他情境感知应用之间的差异,划分了情境感知通信的系统边界,抽取出情境感知通信领域的实体及实体之间的关系，建立了情境感知通信的领域模型。并且讨论云计算、社交网络等新技术和新现象对于设计开发情境感知通信应用的影响。领域模型的建立对于设计出适用于情境感知通信领域的计算框架,提高软件复用程度,具有重要的意义。2)构建情境感知通信的计算框架：在情境感知通信的领域模型基础上,本文建立了符合通信服务特点的情境感知计算框架。该计算框架将通信终端设备、通信调度中心以及通信用户群体进行有机整合,为通信服务与情境感知服务的融合提供了框架支持。3)提出基于危险理论的情境融合方法：针对情境感知通信中的复杂、动态、多变的情境融合问题,本文借鉴生物免疫中的危险理论模型,以及先天免疫系统中抗原提呈细胞群体高效处理不同抗原和环境信号的机制,提出了用于情境融合的人工抗原提呈细胞算法。该算法在情境融合方面具有不需要理解具体情境表示的实际含义的优势，不需要很多的人工经验和专家知识,就可以根据不同情境对用户当前总体状态快速做出一个综合判断。针对其中关键的情境一信号映射的选择问题,文中提出利用用户偏好与融合目标的相关性,通过数字微分的思想实现不同类型情境与信号类型之间的自动选择。通过实验发现这种依赖于细胞群体协同,挖掘抗原和信号之间潜在关系的融合方法,还具有很好的噪声容忍能力。4)提出辅助推理的免疫网络情境感知协同过滤推荐算法：情境推理需要考虑不同用户之间的兴趣偏好差异,才能有针对性地做出符合用户个性化需求的情境响应。本文利用平台内偏好相近用户对于相似情境下的不同服务应当具有相似喜好的假设,提出了基于免疫网络的情境感知协同过滤推荐方法,用于预测目标用户在新情境下对于各种服务响应方案的偏好程度,辅助情境推理做出合适的情境响应方案。该方法借鉴了免疫网络中抗体群体与抗原之间的相互刺激抑制行为产生记忆的机制,用于协同过滤中邻居用户的产生,可以有效解决推荐数据稀疏带来的推荐精度下降的问题。在具体处理中,将目标用户的的复合情境按照先分后合的方式进行过滤推荐,使得该方法易于离线或并行处理,同时提高了推荐的效率5)设计三个实验验证本文方法：实验一用于验证本文的人工抗原提呈细胞算法的情境融合能力,模拟了日常生活中一次观看电影的活动,包括了目标人物从驾车前往影院,在影院观影,以及后续离开影院的系列过程。实验结果发现该算法可以快速有效地判断出不同时刻和环境下,目标人物对于来电接听的适宜程度,可以自动完成目标人物随身手机情景模式的自动切换和呼叫应答。实验表明该方法具备较少依赖先验知识的快速融合能力。实验二建立在实验一的基础上,通过人为增加和减少10%至100%的噪声数据,实验结果对比分析验证了该方法具有很强的容噪能力。实验三是为了验证本文的免疫网络协同过滤推荐算法,通过标准数据集MovieLens上执行结果的对比分析,发现该方法在情境感知协同过滤推荐问题中取得了更好的推荐精度。本文在计算框架和两个智能问题上对情境感知通信领域展开研究,研究工作分析了该领域的自身特点,提出的框架有益于该领域应用的设计和开发,借鉴生物免疫思想的情境处理方法使得情境融合和推理过程,在面对复杂变化情境上具有更好的动态适应性能力。