黄崇文提出智能超表面赋能6G无线通信技术突破现有无线通信技术的限制

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2022年1月22日,由DeepTech与落跃科学共同主办的“MEET35:创新者畅谈”论坛暨2021中国“35岁35岁以下科技创新人物”线上发布盛典成功举办。 科技界和产业界人士共同见证了中国新一代青年科技领军人物云上亮相。

DeepTech与“创新35”2021中国候选人、浙江大学百人计划研究员黄崇文对新一代6G无线通信、6G无线AI、智能超大规模MIMO等关键技术进行了深入研究(多输入多输出)技术。 沟通。

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入选“远见者”的黄崇文针对传统大规模MIMO技术面临的部署成本高、功耗巨大、网络干扰严重、传输链路固有不可控等问题,提出了智能超表面概念。 在无线通信领域,建立了其信道和功率模型,并提出了多项创新成果,包括系统能效分析、信道估计和波束形成方法,并成功入选“35位创新者”之一。

获奖时年龄:35岁

获奖时职务:浙江大学百人计划研究员

获奖理由:他从电磁波在空间传输的机理出发,融合人工电磁超材料、人工智能和现代先进通信技术,提出智能超表面赋能的6G无线通信技术,不仅实现了传统“自适应”的转变信道”到“是新的无线通信范式的转变,改变了信道的使用”,打破了现有无线通信技术能源效率的根本限制。

这项技术一经提出,就引起了国际工业界和学术界的关注,引发了数十场国际通信旗舰会议和专题研讨会的组织。 目前,它已被包括中国在内的多个国家或国际组织列为6G发展的关键技术之一。

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新型天线技术的推出有望解决现有无线通信技术的痛点

目前,移动通信的无线环境往往是不可控的。 信号衰减会限制无线信号的传播。 多径传播会造成衰落。 大型物体的反射和折射已成为不可控的干扰源。 所有这些都会对沟通效率产生负面影响。 和服务质量产生了负面影响。 用于提高低频通信频谱效率和总吞吐量的大带宽大规模MIMO将带来巨大的能耗和成本增加。

而且,5G核心技术Massive MIMO引入后,移动网络和无线信道的空间维度将不断扩大,而无线频谱资源和电路硬件资源将受到严格的物理限制,尤其是在高频工作范围、功率放大器和数模模拟量化器等射频器件的电路功耗、成本和制造难度随带宽和频率呈指数级增长,从而导致系统实现大容量、低成本、低延迟、高可靠性和无处不在的绿色环保智能无线通信面临前所未有的挑战。

针对上述挑战,黄崇文从人工控制和改变电磁波传播方向入手,结合人工电磁超材料、人工智能和现代先进通信技术,开发出一种名为“可重构智能表面”(RIS)的表面类型。 )。 将新型天线技术引入无线通信领域,有望解决现有无线通信技术通信功耗巨大、无线通信覆盖范围低、无线通信环境不智能化等几个痛点。

具体来说,智能超表面技术是一种具有可编程电磁特性的人造电磁表面结构。 通过对其人工电磁组件属性结构的实时控制,可以实现对空间电磁波的幅度、相位、极化和频率的智能控制,有望突破大规模MIMO(多输入多输出) 、多输入多输出)等现有技术的软硬件限制以及无线通信信道不可控的固有特性。

据悉,利用智能超表面对无线资源、环境、干扰、用户和服务等多维资源进行智能挖掘和利用,可以显着提高信号质量、传输性能和通信可靠性,弥补网络覆盖盲点,并降低通信网络能耗。 ,解决网络同频干扰问题。 此外,由于智能超表面具有可编程、低成本、低功耗、易于部署等实现特点,因此在5.5G和6G网络中都具有巨大的应用潜力。

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已经写入多家企业的6G白皮书将全面覆盖无线通信领域。

目前,这项智能超表面技术已被三星、华为、日本NTT DOCOMO、中国移动等数十家公司写入6G白皮书。 它已成为未来无线通信的关键使能技术之一,预计将在未来几年内得到应用。 在5.5G和6G网络中快速部署。

黄崇文表示,他们将这项技术引入无线通信领域,将对未来的无线通信产生巨大影响。 从应用前景来看,智能超表面基本可以覆盖无线通信领域的各个方面。 具体来说,该技术可以在以下几个方面实现重要应用:

一是6G无线通信信号的覆盖和盲区填充。 传统的蜂窝部署可能存在覆盖盲区,例如建筑物的遮挡等,有效的通信链路被阻挡,用户无法获得更好的服务。 RIS可以部署在基站和覆盖盲区之间,让传输信号通过有效反射到达覆盖盲区的用户,保证盲区或信号盲区用户的覆盖。 此外,RIS技术还可以提高边缘小区、复杂室内通信等场景的无线信号覆盖范围。

二是室内高精度定位。 传统的室内无线定位功能相对有限,定位精度不高。 利用RIS可以实现高精度室内定位,有潜力实现6G传感与通信一体化的目标。

三是6G无线安全通信。 通信安全是一个非常重要的话题。 随着物联网的出现和大量终端接入网络,通信安全问题变得越来越棘手。 通过RIS技术,智能控制电磁波信号的传播方向,抵消窃听用户的干扰。 定位接收基站与窃听者之间的直接链路信号,从而有效减少信息泄露。

第四,无线能量传输和充电。 由于RIS天然具有控制电磁波的能力,因此该技术可用于收集无线电电磁波信号的能量,提供无线能量传输功能,通过空气对手机等设备进行无线充电。

黄崇文表示,基于目前的工作,他们还在研究基于AI的智能无线通信技术、基于RIS的太赫兹/毫米波无线通信和全息无线通信。 下一步,他将继续推动智能超表面无线通信、全息无线通信平台建设及相关技术的产业化,努力成为新一代无线通信标准技术的提出者,转向智能化、低功耗。碳绿色无线通信成为现实。

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