中國移動聯(lián)合東南大學(xué)、錢塘信息公司研制“信號增透/屏蔽膜”并在亞運(yùn)會場館開展測試

近日，中國移動研究院、東南大學(xué)、杭州錢塘信息有限公司共同研制開發(fā)了“信號增透/屏蔽膜”產(chǎn)品，并聯(lián)合中國移動浙江公司杭州分公司，在即將開幕的第19屆亞運(yùn)會場館中開展了信號增透/屏蔽膜輔助5G無線網(wǎng)絡(luò)“信號覆蓋增強(qiáng)”及“同頻干擾抑制”的示范應(yīng)用測試。

項目組研發(fā)的信號增透/屏蔽膜是一種新型的超材料，它是在透明介質(zhì)（如玻璃、塑料）表面貼附印有大量周期性排列的透明導(dǎo)電單元，通過對單元電磁結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計組成陣面，可實現(xiàn)對空間電磁環(huán)境的重構(gòu)。信號增透/屏蔽膜具有易部署、低成本及環(huán)境適用性高等特點(diǎn)，在提升通信覆蓋范圍、提高無線通信質(zhì)量的同時保證了較高的透光率，具有廣闊的應(yīng)用前景。合理部署信號增透/屏蔽膜能使現(xiàn)有5G無線網(wǎng)絡(luò)能量覆蓋更均勻，能量利用更高效，為綠色低碳亞運(yùn)提供有力支撐，該技術(shù)有望在 5G-Advanced（5G-A）網(wǎng)絡(luò)中提前落地，并成為未來6G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵候選技術(shù)之一。

信號覆蓋增強(qiáng)測試

(資料圖片)

在亞運(yùn)會主場館一樓的群文展廳內(nèi)，4.9GHz基站信號受到玻璃門影響，存在較高的透射損耗，導(dǎo)致展廳內(nèi)部存在覆蓋空洞。項目組研發(fā)了4.9GHz頻段的信號增透膜，并將其粘貼在玻璃門表面，用于實現(xiàn)展廳內(nèi)信號覆蓋增強(qiáng)（圖1）。測試結(jié)果表明，部署信號增透膜前后展廳內(nèi)部接收基站信號質(zhì)量與下行速率均得到顯著提升，其中下行速率提升48%。

圖1 主場館群文展廳測試實景圖

同頻干擾抑制測試

亞運(yùn)會主場館的網(wǎng)絡(luò)部署方案需確保整個場館無網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)，目前已實現(xiàn)2.6GHz信號飽和覆蓋。但場館中看臺區(qū)部署的2.6GHz皮站的后向信號，與場館5樓部分VIP室內(nèi)的室分信號重疊，產(chǎn)生鄰近小區(qū)的同頻干擾。基于此，本項目研發(fā)了2.6GHz頻段的信號屏蔽膜貼于VIP室窗戶用于室內(nèi)外信號同頻干擾抑制（圖2）。測試結(jié)果表明，部署信號屏蔽膜前后VIP室中接收信號質(zhì)量與下行速率均得到顯著提升，其中下行速率提升11%。在部署信號屏蔽膜后，UE優(yōu)先連接室分小區(qū)，不再切換至室外小區(qū)，室內(nèi)通信鏈路穩(wěn)定性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

圖2 主場館VIP室測試實景圖

項目組研發(fā)的超材料透明膜分三種類型：信號增透膜、信號屏蔽膜和信號動態(tài)調(diào)整膜。項目組本次針對前兩種透明膜的性能開展了5G現(xiàn)網(wǎng)測試，未來將進(jìn)一步推進(jìn)信號動態(tài)調(diào)整膜的現(xiàn)網(wǎng)性能驗證。

信號增透膜：將信號增透膜貼附在玻璃上，能夠?qū)崿F(xiàn)對入射波透射性能的增強(qiáng)（圖3）。信號增透膜能夠有效克服玻璃導(dǎo)致透射電磁波能量衰減的問題，增強(qiáng)透射信號強(qiáng)度，能夠用于改善室內(nèi)外無線通信質(zhì)量。

圖3 信號增透膜

信號屏蔽膜：將信號屏蔽膜貼附在玻璃上，能使入射波的透射減弱、反射增強(qiáng)，從而屏蔽特定頻段的電磁信號，同時又具有良好的透光性，可以用于減少窗戶內(nèi)外同頻干擾、實現(xiàn)可視化電磁屏蔽室等場景。

信號動態(tài)調(diào)整膜：在玻璃一側(cè)貼附信號屏蔽膜，另一側(cè)貼附單元反射相位可調(diào)的信號動態(tài)調(diào)整膜，在反射電磁波的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地還能夠在特定通信頻段內(nèi)實現(xiàn)4種相位狀態(tài)的波束調(diào)控（圖4）。信號動態(tài)調(diào)整膜有望實現(xiàn)反射波束對用戶跟蹤，提高用戶接收信號的強(qiáng)度，進(jìn)而起到改善無線通信質(zhì)量的效果。

圖4 信號動態(tài)調(diào)整膜

總體來說，本次亞運(yùn)場館測試驗證了信號增透/屏蔽膜能夠有效輔助提升現(xiàn)有5G無線網(wǎng)絡(luò)的能量覆蓋能力，其具有成本低廉、易于部署以及環(huán)境適用性高等優(yōu)點(diǎn)，這對于實現(xiàn)國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有積極意義，在新一代6G無線通信技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。中國移動將進(jìn)一步聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研促進(jìn)超材料相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，推動該技術(shù)在未來通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用落地取得更加重要的突破和成果。

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