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项目名称:高效无线携能通信理论与方法

 申报单位:信息与电子工程学院   人:钟财军

项目简介

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无线携能通信技术突破了传统有线供电方式的限制,有望实现绿色和可持续的无线通信,已被公认为构建下一代低功耗无线网络的关键技术。针对该技术当前面临的有效传输距离短、效率低和覆盖范围小等瓶颈问题,本项目开展了深入研究,取得了下述成果:

(1)提出了多天线和全双工中继协助的无线携能通信方法,大幅改善了系统的能量和信息传输效率,切实解决了无线能量有效传输距离短的挑战。

(2)利用大规模天线阵列的超高空间分辨率,提出了基于最大比匹配原理的能量波束成形方案,较好地解决了无线能量传输效率低的难题。

(3)利用宽带通信系统中存在的频率选择性衰落现象,设计了基于OFDM技术的无线携能通信系统架构,并提出了高效的资源调度和分配方法,显著提升了无线携能通信系统的效率。

(4)利用能量站可密集部署的特点,提出能量站和基站分离的新型无线携能通信网络架构,从根本上解决了无线能量传输覆盖范围小这一核心难题。

发表IEEE权威期刊论文20篇,其中7篇入选ESI高被引论文(SCI引用526次),成果获得了国际会议SigTelCom 2017最佳论文奖和2017年度中国电子学会科学技术奖(自然科学类)二等奖。项目负责人获IEEE通信学会亚太地区杰出青年研究员奖和浙江省自然科学基金杰出青年基金。

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科学解读

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 您是否有过在出差时忘带手机充电器的恐惧?您是否有过在美景前相机无法续航的苦恼?您是否有过在商场中慌忙寻找充电插座的尴尬?不用怕,未来科技可使上述问题荡然无存。

众所周知,电磁波可以携带信号在自由空间传播,由此诞生了无线通信。然而,鲜为人知的是电磁波同样可以携带能量。那么,能否利用电磁波对设备进行充电呢?近年来,随着天线技术的不断进步和成熟,上述设想正逐步成为可能。

将无线通信与无线充电相结合,可形成无线携能通信新技术,不仅可以减小终端设备的体积与成本,同时将从根本上解决终端的续航时间问题,具有广阔的发展前景。同时,无线携能通信技术在诸多领域也将具有广泛的应用和深远的影响。比如,在医学领域,不但有望解决心脏起搏器、人造耳蜗等植入式辅助电子设备的体外非接触式供电问题,而且可以实现体内设备与体外终端的数据交互,完成对体内电子设备的控制以及医疗数据的采集与监视。在消费领域,可以摆脱传统线缆束缚,实现如智能手机、平板、物联网装置以及小型穿戴式设备的远距离充电。并且,针对太空、海洋、森林、沙漠、峡谷、矿井、地震灾区等复杂工作环境,能远程为设备提供非接触式的电力供应,避免因线路老化而带来的不安全因素,提高设备对于极端工作环境的适应能力。

由于其灵活性和通用性的优势,无线携能通信技术得到了学术界和产业界的广泛关注,掀起了一波研究热潮。然而,该技术依然面临有效传输距离短、效率低和覆盖范围小等瓶颈问题。针对上述问题,浙江大学钟财军团队提出了基于中继的无线携能通信方法,切实解决了无线能量有效传输距离短的关键问题;同时,通过挖掘大规模天线阵列的空间维度资源、以及设计高效的资源调度和分配方案,显著提升了无线携能通信的效率;另外,利用能量站可密集部署的特点,提出了能量站和基站分离的新型无线携能通信网络架构,从根本上解决了无线能量传输覆盖范围小这一核心难题;上述成果为无线携能通信技术在实际系统中的应用提供了重要技术支撑。

我们有理由相信,在不远的将来,无线携能通信技术必将融入人们的日常生活,成为改善人们生活体验,推动社会发展的重要力量。

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项目团队

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 项目负责人钟财军博士和骨干成员陈晓明博士隶属于信电学院计算通信融合与网络智能研究团队。近年来,在国家973/863计划课题、国家科技重大专项和国家自然科学基金等项目支持下,在无线携能通信方向开展了深入系统的研究,取得了一系列研究成果,在IEEE JSAC/TWC/TCOM/TVT/ComMag等国际权威期刊发表相关论文20篇,其中7篇入选ESI高被引论文(SCI引用526次),在无线携能通信方向上形成了一定的国际影响力。研究成果获得了国际会议SigTelCom 2017最佳论文奖。项目负责人获IEEE通信学会亚太地区杰出青年研究员奖和浙江省自然科学基金杰出青年基金。同时,项目负责人和成员担任了Top期刊IEEE TWC、CL和Access等的编委。

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  • 评论人:黄爱苹 评论时间:2018-04-25
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    评论内容:神奇新技术。可喜新进展。
  • 评论人:匿名 评论时间:2018-04-24
    0
    评论内容:赞
  • 评论人:匿名 评论时间:2018-04-23
    0
    评论内容:是未来能量传输的一个新方向
  • 评论人:匿名 评论时间:2018-04-17
    4
    评论内容:赞
  • 评论人:匿名 评论时间:2018-04-17
    3
    评论内容:无线携能通信新技术对于减小终端设备的体积与成本具有重大意义,从源头上进一步解决终端的续航时间问题
  • 评论人:匿名 评论时间:2018-04-16
    3
    评论内容:期待以后能够得到应用
  • 评论人:陶琴 评论时间:2018-04-16
    3
    评论内容:神奇的无线传能,解开世界的束缚