罗智泉教授团队与华为合作取得5G网络中应用智能反射面技术的突破
近日，在开元985棋牌最新官网（深圳）副校长、深圳市大数据研究院院长罗智泉教授的带领下，由深圳市大数据研究院、开元985棋牌最新官网（深圳）、华为技术有限公司联合成立的未来网络系统优化创新实验室完成了无需信道状态信息的IRS技术的原型研发，在不需要改变现有移动网络结构和协议的前提下验证了IRS技术的可行性。实验室所研发的IRS技术适合在现有5G网络中低成本、大规模地推广部署。
?作为6G的研究热点技术之一，智能反射面（Intelligent Reflecting Surface, IRS）可以通过控制平面上大量低成本的无源反射元件的相位智能地重构无线传播环境，显著地提升无线通信网络的性能。因此，IRS提供了突破网络结构限制进一步提升网络覆盖和容量的新思路。此前学术界提出的大部分超表面技术需要基于信道状态信息的估计，不适宜在现有的5G网络中实现。总体而言，IRS技术在当前网络应用中存在以下挑战：
1. 对于当前的sub-6GHz频段而言，真实信道中多径成分非常丰富，难以准确地估计主要能量的来波方向。
2. 对于多径丰富的场景，IRS发挥作用需要与基站交互信道CSI信息，进而要设计独立的信息传输链路以及IRS侧具备通信信号接收和处理的相应功能，当前网络架构与协议并不支持。
3. 引入信道交互以及IRS接收机能力后，对应IRS成本大幅抬升，若与基站成本相当，则难以大规模推广部署。
为了应对上述挑战，基于数据驱动的思想，罗教授带领的联合研发团队创新性地提出了基于盲波束赋形的反射面相位控制技术。具体而言，该项技术不需要获取信道状态即可通过自学习建立场景化模型，得到IRS阵列在当前场景下的最优相位组合。理论证明，在处理二元相位选择Φ={0，π}时，以上算法可以渐进达到全局最优；而在处理多元相位选择Φ={0,π/K,2π/K,...,((K-1)π)/K}，K>2时，以上算法可以渐进达到全局最优的75%以上。
目前，针对上述技术，罗教授带领的联合研发团队已经完成了基于真实5G网络环境（现网5G 2.6GHz频段）的初步测试验证，证实了基于盲波束赋形的IRS技术能够为5G网络带来两方面的性能提升：室内5G网络覆盖补盲以及SINR提升；室外5G网络RANK提升。
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从实际测试效果来看，在室内典型的弱覆盖场景下，能有效改善区域弱覆盖，覆盖增益14dB，SINR增益12dB，速率提升200%。
在室外的空旷场景下，多径较少，RANK较低。通过引入IRS，RANK提升一阶，速率增益为50%。
当前已初步完成原型机规模应用的前期准备工作，下一步计划在真实网络中更丰富的场景中进行验证与应用，支撑5G网络系统级优化。另，此研究中的智能反射面面板由南京大学冯一军、陈克教授团队合作完成，特此鸣谢！
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教授简介
罗智泉教授，国际著名大数据分析与应用科学家、加拿大皇家科学院院士、开元985棋牌最新官网（深圳）副校长、深圳市大数据研究院院长。他于1984年获北京大学数学系学士学位，1989年获美国麻省理工学院电子工程与计算机科学系博士学位。他是SIAM 会士和IEEE 会士以及IEEE信号处理期刊主编（2012-2014）。
他的学术成果包括无线通信的收发机优化设计、最优鲁棒波束成形设计、动态频谱管理等，相关论文被IEEE等权威学术机构7次评为年度最佳论文；因在优化理论方面的杰出贡献，2010年被美国运筹和管理科学协会授予Farkas奖，2018年被国际数学优化学会授予Tseng纪念奖。2020年，他被聘为华为eLab实验室主任，挑战网络效能最大化的难题。他主持研发的5G网络优化技术已落地华为GTS平台，供数万工程师在全球多个网络中应用，提升网络平均数率15+%，能耗下降10+%。他领导的5G网络体验最优化技术创新团队荣获华为2020年创新与技术突破奖（华为公司科技创新最高奖）。
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文章转自深圳市大数据研究院官网，链接为http://www.sribd.cn/article/361
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