世界各國(guó)正廣泛開(kāi)展對(duì)5G關(guān)鍵技術(shù)的研究。5G新技術(shù)將可能涉及物理層傳輸技術(shù)及載波頻段等多個(gè)層面。在物理層傳輸層面，基于大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)能夠深度利用空間維度的無(wú)線(xiàn)資源，進(jìn)而顯著提升系統(tǒng)頻譜效率和功率效率，已經(jīng)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)之一。

由于當(dāng)前6GHz以下蜂窩頻段頻譜資源的短缺，探索毫米波大規(guī)模MIMO無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)在大覆蓋移動(dòng)通信場(chǎng)景中的應(yīng)用，正在成為研究者們關(guān)注的重要研究方向。毫米波大規(guī)模MIMO無(wú)線(xiàn)傳輸能夠拓展利用新頻譜資源，并能深度挖掘空間維度無(wú)線(xiàn)資源，大幅提升無(wú)線(xiàn)傳輸速率，是支撐未來(lái)寬帶移動(dòng)通信最具潛力的研究方向之一。

近日，由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所團(tuán)隊(duì)與以色列魏茨曼科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合提出了針對(duì)多輸入多輸出無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的射頻鏈路壓縮理論與算法，并搭建了相應(yīng)的硬件原型系統(tǒng)。該成果為5G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的部署提供了有效方案，相關(guān)研究在《IEEE系統(tǒng)雜志》刊載。

近年來(lái)，為提升無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)容量，緩解頻譜資源緊缺以及提升通信數(shù)據(jù)傳輸速率，配備大量天線(xiàn)陣列的大規(guī)模MIMO技術(shù)與利用高頻段頻譜資源的毫米波通信技術(shù)逐漸成為第五代移動(dòng)通信(5G)的重要使能手段。然而傳統(tǒng)大規(guī)模MIMO技術(shù)采用每根天線(xiàn)配備一條射頻鏈路的技術(shù)方案在其工作在毫米波頻段時(shí)會(huì)面臨巨大功耗和高昂成本等問(wèn)題。因此，研究毫米波大規(guī)模MIMO射頻鏈路壓縮技術(shù)對(duì)部署5G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)具有重要意義。然而已有方案只考慮利用瞬時(shí)信道信息，導(dǎo)致配置頻繁復(fù)雜度極高，且同時(shí)受無(wú)線(xiàn)信道量化精度影響，導(dǎo)致性能損失較大。

沈陽(yáng)自動(dòng)化所工業(yè)通信與片上系統(tǒng)（iComSoC）團(tuán)隊(duì)與魏茨曼科學(xué)院SAMPL實(shí)驗(yàn)室針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題，提出了利用信道二階特性的全連接硬件網(wǎng)絡(luò)方案以實(shí)現(xiàn)射頻鏈路的壓縮，進(jìn)而極大地降低了硬件網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜度。以信道估計(jì)為優(yōu)化準(zhǔn)則，團(tuán)隊(duì)給出了噪聲條件下的全連接復(fù)增益硬件網(wǎng)絡(luò)配置的理論最優(yōu)解，并通過(guò)提出多自由度的交替迭代優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了逼近理論最優(yōu)解的高性能全連接移相器硬件網(wǎng)絡(luò)配置。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步搭建了實(shí)現(xiàn)相關(guān)理論與算法的硬件原型系統(tǒng)，在實(shí)際環(huán)境下驗(yàn)證了提出理論與算法的正確性。該成果為5G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的部署提供了有效方案，并以RF Chain Reduction for MIMO Systems: A Hardware Prototype 為題發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

硬件原型系統(tǒng)信息流圖（上），硬件原型系統(tǒng)及其子系統(tǒng)實(shí)物圖（下）

圖形用戶(hù)界面

模擬組合器版圖：模塊示意圖（上），電路版圖（下）