| 单位名称 | 清华大学 | 大赛年份 | 2021年 | ||||
| 大赛届次 | 第16届 | 奖项 | 金奖 | ||||
| 发明人姓名 | 崔铭尧 陈宇豪 吴梓栋 张剑年 李鑫 戴凌龙 许慎恒 杨帆 | ||||||
| 技术领域 | 电子信息,通信技术 | ||||||
| 应用行业 | 通信行业、天线行业 | ||||||
| 项目类别 | 专利 | ||||||
| 专利类型 | 发明 | ||||||
| 专利情况 | 申请号 | 申请日期 | |||||
| 专利号 | 授权日期 | ||||||
| 计算机软件著作权证书登记号 | |||||||
| 项目简介 | 1. 发明目的、基本思路、与现有技术对比有什么改进与创新 未来6G技术以其宽带、泛在、智能等优点受到世界各国的广泛关注，美国于2020年成立NextG联盟，意在夺回自己在通信领域的领导地位，6G通信技术也将成为中美在高科技领域竞争的焦点之一。6G通信的核心挑战是需要达到数十倍于现有5G通信的传输速率，其潜在核心技术之一是超大规模阵列，该技术比5G大规模阵列的天线规模提升一个数量级以上。但由于天线规模过大，该技术将面临功耗过高这一瓶颈问题。为此，本团队自主研发低功耗智能超表面（RIS）并将其部署于通信系统，从底层硬件设计和顶层信道调控两方面降低6G通信系统功耗约30%，为未来低功耗6G通信系统设计提供了重要参考。在底层硬件设计方面，本团队从传统相控阵的组成模块切入，自主研发集辐射模块与相移模块于一体的基站侧与用户侧RIS，避免传统高功耗移相器的使用，从而降低系统电路功耗。在顶层信道调控方面，本团队突破传统通信系统只考虑收发机的设计思路，自主研发有源RIS对通信信道进行调控，利用高增益反射近场波束，主动改善通信环境，从而降低基站所需发射功率。本发明相关技术已部署于南方智能电网，并已与华为、中兴等企业开展合作，推进该技术在实际通信系统中落地。 |
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| 2. 已取得的社会及经济效益,如:产值、利润、节约能源及改善环境等方面 针对未来6G通信面临的高功耗瓶颈问题，本发明从底层硬件设计与顶层信道调控两方面降低通信系统功耗，2个发明创新点如下：【1】传统相控阵的高功耗主要来源于大规模移相器网络，本发明由此入手，利用可编程新型亚波长二维超材料，将传统相控阵天线中的移相模块与辐射模块合二为一，通过对RIS单元的数字相位调控，以较低的功耗产生动态高增益的方向性波束，从而实现对电磁场的智能控制，在完成传统相控阵功能的同时避免了高功耗移相器的使用，从硬件电路功耗角度降低通信系统功耗。【2】未来6G信号具有更高的频率，路径衰减将会有数量级的增加，且易被障碍物遮挡，为了弥补信号的巨大衰减，基站和用户端需要更大的发射功率，导致通信系统功耗过高。为此，本团队打破现有通信系统设计时拘泥于收发端的传统思路，从实际通信环境入手，自主设计有源超大规模RIS生成高增益近场波束，对信号进行二次增强，抵挡路径衰减，同时建立“基站-RIS-用户”链路架构，避免遮挡，人为改善通信信道条件，降低收发端所需的发射功率，从而降低通信系统功耗。基于上述设计，本发明已搭建面向6G的低功耗通信系统验证平台，实测结果表明，所提设计可以降低通信系统功耗约30%。 |
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| 项目进展阶段 | 小批量试用 | ||||||
| 备注 | |||||||