尹海帆教授团队成功研制智能超表面原型系统并打破业界最高性能记录

近日，华中科技大学电信学院尹海帆教授研究团队成功研制出基于智能超表面（RIS）的无线通信原型系统，在不改变发射信号功率的前提下，实现了接收信号增强500倍的实测效果，创造了新的记录。团队完成了业界首个RIS的室外远距离信号传输实验，利用智能超表面的信号增强作用克服电磁波远距离传播的损耗，实现了500米传输距离外高清视频流的实时播放。

智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface）是一种全新的无线通信增强技术。它由大量低成本无源反射元件构成的人工电磁超材料和一个控制器组成。该表面上的电磁反射元件的反射相位/幅度可以被软件实时调控，从而协同实现对入射电磁波的智能化操纵，将无线信号反射至用户终端。此项技术可以显著提升信号质量和通信可靠性，弥补网络覆盖盲区。同时，由于其低成本、低功耗、易于部署等特性，该技术将有望成为5G+/6G的关键技术之一，也是国内外学术界的研究热点。

尹海帆从2019年起带领科研团队先后攻克了人工电磁超材料的设计与制造，高频电子线路设计与调试、软件定义无线电系统开发等难题，并提出一种基于无线信道稀疏结构特性的低复杂度自适应波束赋形技术，可以精准地将反射波束指向接收天线，从而提升接收信号质量。团队在业界率先完成了智能超表面技术的室外远距离测试，实现500倍信号强度增益，打破了由清华大学研究团队保持的150倍增益记录。

图为团队研发的基于智能超表面的无线通信原型系统。

图为外场试验照片。

团队将1080p高清视频从启明学院亮胜楼通过无线信号传输至500米之外的原光电国家研究中心，并基于RIS技术实现了接收端信号功率的大幅度提升，从而实现视频流的在线播放。

图为信号穿墙测试。

在信号穿墙测试中，智能超表面也获得了400倍的信号功率增益，极大弥补了信号穿墙损耗，保证了通信质量。这些实地测试结果表明智能超表面将有望成为解决5G乃至未来移动通信的网络覆盖难题和高功耗的难题的一个关键技术。

目前团队在智能超表面领域已经完成七项国家发明专利的申请，其中四项已经正式获得授权。相关的实验结果已经在预印本网站公开。该论文的第一作者为尹海帆团队的大四本科生裴熙隆。其他作者依次为：尹海帆，谭力讲师，硕士一年级学生曹琳、李展鹏，大四学生王锴、张昆，以及瑞典皇家理工学院的Emil Björnson副教授。

尹海帆是电信学院引进的国家级海外高层次人才专家，曾在华为担任高级预研工程师，并参与了5G国际通信标准的制定工作。尹海帆长期从事无线通信和多天线技术研究工作，解决了5G关键技术——MassiveMIMO在产业界面临的多个痛点和难点问题，为其成功实现商业化做出过重要贡献。（文/华中科技大学新闻媒体）