近日，由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所團隊與以色列魏茨曼科學(xué)院 (Weizmann Institute of Science) 研究團隊，聯(lián)合提出了針對多輸入多輸出 (Multiple-Input Multiple-Output, MIMO) 無線通信系統(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)。該成果獲期刊IEEE Systems Journal刊載。

近年來，為提升無線通信系統(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會面臨巨大功耗和高昂成本等問題。因此，研究毫米波大規(guī)模MIMO射頻鏈路壓縮技術(shù)對部署5G無線通信系統(tǒng)具有重要意義。然而已有方案只考慮利用瞬時信道信息，導(dǎo)致配置頻繁復(fù)雜度極高，且同時受無線信道量化精度影響，導(dǎo)致性能損失較大。

沈陽自動化所工業(yè)通信與片上系統(tǒng)（iComSoC）團隊與魏茨曼科學(xué)院SAMPL實驗室針對上述關(guān)鍵問題，提出了利用信道二階特性的全連接硬件網(wǎng)絡(luò)方案以實現(xiàn)射頻鏈路的壓縮，進而極大地降低了硬件網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜度。以信道估計為優(yōu)化準(zhǔn)則，團隊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，并通過提出多自由度的交替迭代優(yōu)化算法，實現(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。團隊進一步搭建了實現(xiàn)相關(guān)理論與算法的硬件原型系統(tǒng)，在實際環(huán)境下驗證了提出理論與算法的正確性。該成果為5G無線通信系統(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)實物圖（下）

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模擬組合器版圖：模塊示意圖（上），電路版圖（下）