研究背景 芯片是人类最伟大的发明之一，也是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机，大到6G、物联网、云计算均基于芯片技术的不断突破。半导体光刻工艺水平的发展是以芯片为核心的电子信息产业的基石，目前半导体光刻的制造工艺几乎是摩尔定律的物理极限。随着制造工艺的越来越小，芯片内晶体管单元已经接近分子尺度，半导体制作工艺的“瓶颈效应”越来越明显。随着全球化以及科技的高速发展，急剧增长的庞大数据量要求数据处理模型和算法结构不断优化升级，带来的结果就是对计算能力和系统功耗的要求不断提高。而目前智能电子设备大多存在传输瓶颈、功耗增加以及计算力瓶颈等现象，已越来越难以满足大数据时代对计算力与功耗的需求，因此提高运算速度同时降低运算功耗是目前信息工业界面临的紧要问题。 如当年集成电路开创信息时代一样，当下已经普及的光通信正在成为新革命力量的开路先锋。与此同时，光子芯片正在从分立式器件向集成光路演进，光子芯片向小型化、集成化的发展趋势已是必然。相对于电子驱动的集成电路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特点，利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片，具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。 项目功能 本项目瞄准光通信关键技术及核心芯片，基于量子阱二极管发光探测共存现象，探索关键微纳制造技术，研制出可以同时实现通信、感知功能的一体化光电子芯片。 技术路线 一、技术原理及可行性 本项目主要负责人王永进教授发现如图1所示的量子阱二极管发光探测共存现象，首次研制出同质集成发射、传输、调制和接收器件的光电子芯片，这些原创工作引起了业界相关科研小组地广泛关注，化合物半导体同质集成光电子芯片成为研究热点。香港大学的蔡凯威小组和申请人合作提出湿法刻蚀和激光选择性剥离技术，在蓝宝石氮化物晶圆上实现LED基同质集成光电子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉国王科技大学Ooi教授和美国加州大学圣巴巴拉分校Nakamura教授小组在蓝宝石氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院苏州纳米所孙钱小组在硅衬底氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK调制方式下，InGaN/GaN量子阱二极管可实现Gbps的光发射、调制和探测速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。这些工作表明研发基于光子传输的化合物半导体同质集成光电子芯片以实现片上光子通信是可行的。   二、总体结构设计及工艺流程 本项目提出的同时通信/感知一体化光电子芯片基于常规的蓝宝石衬底氮化镓基多量子阱LED外延片进行设计，无需特殊定制的外延结构。以典型的2寸氮化镓基蓝光LED外延片为例，其外延片结构如图2所示，从下至上依次为蓝宝石衬底、AlGaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层，通过调节InGaN/GaN多量子阱层的参数（层厚度与In的比例等等）可制备具有不同中心波长的光源器件。   图3为本项目所提出的同时通信/感知一体化光电子芯片结构。在蓝宝石衬底的氮化物晶圆上通过刻蚀和沉积等一系列晶圆级微纳加工技术，制备出单片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N电极可以采用倒装技术直接与基板相连，光线从透明的蓝宝石衬底发出，这样不仅使得器件具有优良的电性能和热特性而且简化了其后期的封装工艺。 三、技术创新优势 1、同一块晶圆上集成LED和PD使得两者间距离大大缩短，不仅有助于增强PD对蓝宝石表面反射光线的耦合，提升感知系统性能，而且缩小了器件整体外形，符合集成电子器件小型化、便携化的发展趋势； 2、单片集成的LED和PD器件相比于传统异质的、分立的LED和PD简化了封装形式和工艺，不再需要对LED和PD进行单独的封装，而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一，极大地缩短了集成系统的制作周期； 3、同时通信/感知一体化光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出LED和PD，简化了生长异质材料的复杂性，缩短了器件流片的周期，使用同一工艺就可将LED和PD进行批量生产，有效地降低了生产成本。 四、实验验证 本项目团队所在的Peter Grünberg研究中心拥有完整的LED器件制备、光电性能测试与电学性能测试平台，并且项目成员积累了丰富的测试技术与经验，能够满足本项目的同时通信/感知一体化光电子芯片测试同时表征光电参数与电学参数的需求。下图4所示为器件形貌表征图，从左边依次是扫描电镜图、光镜图、原子力显微镜图。   基于通信感知一体化芯片，本项目利用单个多功能集成器件成功实现了对人体脉搏的监测功能，如图5所示。   另外基于通信感知一体化氮化镓光电子芯片，我们还实现了照明、成像和探测功能为一体的LED阵列系统，如图6所示。该系统可以在点亮照明的同时，实现对外界光信号的探测与感知，通过后端系统处理后，再将信息通过阵列显示出来，实现多种功能的集成。 项目负责人王永进教授是国家自然基金委优秀青年项目、国家973项目获得者，他以第一或通讯作者身份在Light-Sci Appl.等主流学术期刊发表一系列高质量研究论文，获授权中国发明专利23项，美国发明专利2项，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次专题报道，荣获2019年中国电子学会科学技术奖（自然科学）、2019年南京市十大重大原创成果奖等。

本发明公开了一种对多天线通信系统的天线通道进行刻度的方 法，属于大规模 MIMO 无线通信技术领域。本发明在刻度辅助系统的 存在下，待刻度的大规模 MIMO 系统通过与刻度辅助系统进行上、下 行的信道估计，待刻度的大规模 MIMO 系统利用上行的估计信道和刻 度辅助系统反馈而来的下行估计信道来对自身的天线通道进行刻度。 本发明能够有效解决 TDD 双工模式下，大规模 MIMO 系统的上、下 行信道不满足理想互易性的问题，而且不需要在待刻度系统端增加额 外的硬件开销，且辅助系统不必与待刻度大规模 MIMO 系统完全时钟 同步、频率同步。

一种利用轨道角动量提高无线通信容量的方法，属于无线通信 方法，利用轨道角动量作为数据信息载体，解决现有无线通信所存在 的频谱资源紧张，通信容量提升有限的问题。本发明包括构建发射天 线步骤、设立接收天线步骤、获取信道矩阵步骤、发送数据步骤和接 收数据步骤。本发明利用轨道角动量中拓扑荷相互正交的物理特性进 行通信，充分利用多输入多输出技术的潜力，复用轨道角动量，无需 增加新的频段即可有效提升容量；只要接收端天线的方位角满足一定 等式关系，不改变通信系统的核心部件，可以得到最大的容量提升， 所需的代价较小，且对其他通信系统无影响，可应用于现有的各种无 线通信系统。

本发明公开了一种全双工中继系统的通信方法及全双工中继系 统，在时隙 t＝1，由信源 S 以功率 PS 向全双工中继节点 R 发送信号 x(t)，由 R 对 x(t)进行接收并解码；在时隙 t+1，若 R 解码成功，则 R 以功率 PR 向信宿 D 发送解码成功的信号 x(t)，且 S 以 PS 向 R 发送产 生的新信号 x(t+1)，由 R 在信号 x(t)的环路自干扰下对信号 x(t+1)进行 接收并解码；在时隙 t+1，若 R 解码失败，则 S 以 PS 向 R 发送产生的 新信号 x(t+1)，由 R 对信号 x(t+1)进行接收并解码，其中，PS、PR 由 基于信息-干扰耦合特性的自适应功率分配策略或者基于信息-干扰耦 合特性的联合信源-中继功率分配策略确定。本发明通过合理分配信源 和中继的发射功率，达到系统在满足目标中断概率的条件下，提升系 统能效的目的。

本发明公开了一种基于平均场博弈的移动通信基站能效优化方 法，属于无线通信技术领域。本发明方法用基站发送功率的产出投入 关系来定义系统的能量效率，结合平均场博弈的能量效率优化算法， 通过数学推导得出了每个基站的最优控制策略应满足的方程组，求解 得到最优化基站发送功率，从而提高基站的能量效率，本发明方法有 效针对提出的功率控制策略的大规模网络，采用本发明方法能效保持 稳定，且能量效率大于采用固定发射功率策略。

一种多输入多输出蜂窝通信系统中下行多用户多中继传输方法。其步骤主要是：A、第一个时隙，基站进行汤姆林森-哈拉希玛预编码，将数据传输给所有中继及基站服务用户。B、基站服务用户检测与中继放大：在第一时隙内，接收到信号的基站服务用户检测出原始的数据信息，中继将接收数据进行直接放大；C、第二个时隙，基站与中继进行基于干扰对齐预编码，基站传输一个新的符号给一个新基站服务用户，而中继则将放大转发的数据进行预编码发送给所有中继服务用户；D、第二个时隙的检测：在第二个时隙接收到数据的基站服务用户与所有中继服务用户检测出发送信号。该法对空分信道的自由度利用充分，频谱利用率高，系统开销低，系统定时亦不敏感。

本发明公开了一种蜂窝移动通信网络覆盖的多小区联合优化方法及其装置；本发明的方法包括：收集目标区域内各基站位置信息；对目标区域进行栅格划分；测量各基站到各栅格点的传播损耗；遍历发射总功率、天线电参数组合，统计不良覆盖比；挑选使不良覆盖比最小的组合，馈送最优激励电流至各天线。本发明的装置包括：信息收集模块、栅格化处理模块、传播损耗确定模块、遍历求解模块和挑选模块。本发明通过优化阵列天线的方向图和发射功率来实现面向实际传播环境的网络覆盖的多小区联合优化，使得整个目标区域的不良覆盖最少；既可用于面向实际传播环境的网络覆盖的多小区联合优化，也可以用于对个别小区的不良覆盖进行单独纠正。

青岛科恩锐通信息技术股份有限公司，是由“青岛市杰出青年”、“山东省五四青年奖章”获得者万滨创办，主要从事无线通信、GPS卫星定位、红外热像、图像识别等产品及系统的设计、开发、集成和销售的高新技术企业和整体方案提供商。 青岛科恩锐通信息技术股份有限公司秉承“科学管理、技术创新、开拓进取、优质服务”的经营理念，严格遵照GB/T19001-2008 ISO9001_58_2005IDT国际质量认证标准，以高新技术研发为核心，以规范、标准、专业、完善的系统服务体系为依托，不断为客户提供拥有自主知识产权的系统解决方案。公司是青岛市的高新技术企业，拥有自己独立研发的多项软件著作权、专利、发明等知识产权。 青岛科恩锐通信息技术股份有限公司是美国MOTOROLA公司的战略合作伙伴。并自主设计开发有TRBOSTAR系列便携式数字无线应急通信系统（专利）、数字无线通信调度系统、350兆警用无线通信系统、同频同播无线通信系统以及分布式数字短波集群通信系统。公司与全球大的红外热像仪和无线通讯系统厂商长期保持密切技术合作，通过自主创新、自主设计，研发了多种红外热像识别产品，这些系统是多领域、多学科、多专业的高度集成，是引进消化吸收再创新的集中体现，是长期技术积累的结果。 公司为适应业务高速发展需要，高薪诚聘有识之士，共谋发展！公司提供优厚的福利待遇、免费的培训学习机会、广阔的提升的发展平台。

项目“动态频谱资源共享宽带无线通信系统验证网络开发”属于国家863重点项目“频谱资源共享无线通信系统”的子课题。该项目目标是开发与现有系统共存的宽带无线通信系统验证网络，并在694～806MHz频段进行演示验证。在不影响现有系统业务的前提下，为固定和移动用户提供语音和其它宽带业务。 项目所开发的动态频谱资源共享实验验证网络支持8个网络节点，可通过配置构成集中、分布和混合网络架构。与现有业务共存的情况下，在694～806MHz频段完成实验验证；单节点的覆盖范围>1km2；支持20Mbps的峰值传输速率，并支持可变速率传输；可接入Internet网络，支持VoIP、交互式视频业务；工作频段的整体频谱利用效率达到30％以上； 本课题对动态频谱资源共享网络的体系架构、系统设计、协议栈开发、演示验证以及相应的关键技术进行了系统级研究，完成了系统总体方案设计、软件无线电平台和协议栈开发的相关工作，成功搭建了具有认知功能的、能够在694-806MHz频段内动态使用频谱资源的集中式、分布式和混合式实验验证网络，并在多种环境下，对该系统进行了实际测量，获取了大量实验数据，实际测试结果表明，本课题搭建的具有认知功能的三种不同架构验证网络能够正常完成预期功能（如协同感知、动态获取可用频谱资源、组网、切换、保护主用户、多跳传输等），并能够实现较好的网络性能（如吞吐量、网络时延、丢包率等）。同时，本课题还对动态频谱资源共享网络的多项关键技术进行了深入研究，在物理层频谱感知技术、传输技术、MAC协议设计、频谱接入策略研究、网络层路由协议设计等发面均取得了大量研究成果。 动态频谱资源共享宽带无线通信系统能够有效地应用于我国国民生产生活的各个方面，其中该系统的分布式网络架构尤其具有广阔的应用前景，可以在移动环境下，在任何地点建立起高速无线数据链路，处置紧急、突发事件，或建立临时信息采集网络。该类型设备可以广泛应用于军事指挥、油田监控、水文调查、地质勘探、野外抢险作业以及特种行业的实时移动数据传输和监控。

项目简介： 快速应急救援关键：第一时间获得灾区的实时信息。利用现有移 动互联网技术，系统可在灾后获得授权情况下迅速激活客户端获取其 位置信息，并将信息上传至后台服务器。根据人员分布配合 GIS 地理 信息系统统筹调度，做出合理救援策略。 该系统可以有效弥补应急救援系统的不足，为消防、公安、地震、 水利等部门提供广泛的地震、洪灾应急救援支持、日常紧急求助、失 踪人员定位等服务。该系统可以满足目前社会和市场上对应急救援系 统的强烈需求，应用前景十分广阔。该项目是一项极具应用前景和良 好的产业化前景的研究课题，将会产生明显的经济效益和社会效益。