近日，中国移动研究院、东南大学、杭州钱塘信息有限公司共同研制开发了“信号增透/屏蔽膜”产品，并联合中国移动浙江公司杭州分公司，在即将开幕的第19届亚运会场馆中开展了信号增透/屏蔽膜辅助5G无线网络“信号覆盖增强”及“同频干扰抑制”的示范应用测试。
项目组研发的信号增透/屏蔽膜是一种新型的超材料，它是在透明介质（如玻璃、塑料）表面贴附印有大量周期性排列的透明导电单元，通过对单元电磁结构的特殊设计组成阵面，可实现对空间电磁环境的重构。信号增透/屏蔽膜具有易部署、低成本及环境适用性高等特点，在提升通信覆盖范围、提高无线通信质量的同时保证了较高的透光率，具有广阔的应用前景。合理部署信号增透/屏蔽膜能使现有5G无线网络能量覆盖更均匀，能量利用更高效，为绿色低碳亚运提供有力支撑，该技术有望在 5G-Advanced（5G-A）网络中提前落地，并成为未来6G网络关键候选技术之一。
信号覆盖增强测试
在亚运会主场馆一楼的群文展厅内，4.9GHz基站信号受到玻璃门影响，存在较高的透射损耗，导致展厅内部存在覆盖空洞。项目组研发了4.9GHz频段的信号增透膜，并将其粘贴在玻璃门表面，用于实现展厅内信号覆盖增强（图1）。测试结果表明，部署信号增透膜前后展厅内部接收基站信号质量与下行速率均得到显著提升，其中下行速率提升48%。
图1 主场馆群文展厅测试实景图
同频干扰抑制测试
亚运会主场馆的网络部署方案需确保整个场馆无网络覆盖盲区，目前已实现2.6GHz信号饱和覆盖。但场馆中看台区部署的2.6GHz皮站的后向信号，与场馆5楼部分VIP室内的室分信号重叠，产生邻近小区的同频干扰。基于此，本项目研发了2.6GHz频段的信号屏蔽膜贴于VIP室窗户用于室内外信号同频干扰抑制（图2）。测试结果表明，部署信号屏蔽膜前后VIP室中接收信号质量与下行速率均得到显著提升，其中下行速率提升11%。在部署信号屏蔽膜后，UE优先连接室分小区，不再切换至室外小区，室内通信链路稳定性得到进一步增强。
图2 主场馆VIP室测试实景图
项目组研发的超材料透明膜分三种类型：信号增透膜、信号屏蔽膜和信号动态调整膜。项目组本次针对前两种透明膜的性能开展了5G现网测试，未来将进一步推进信号动态调整膜的现网性能验证。
信号增透膜：将信号增透膜贴附在玻璃上，能够实现对入射波透射性能的增强（图3）。信号增透膜能够有效克服玻璃导致透射电磁波能量衰减的问题，增强透射信号强度，能够用于改善室内外无线通信质量。
图3 信号增透膜
信号屏蔽膜：将信号屏蔽膜贴附在玻璃上，能使入射波的透射减弱、反射增强，从而屏蔽特定频段的电磁信号，同时又具有良好的透光性，可以用于减少窗户内外同频干扰、实现可视化电磁屏蔽室等场景。
信号动态调整膜：在玻璃一侧贴附信号屏蔽膜，另一侧贴附单元反射相位可调的信号动态调整膜，在反射电磁波的基础上，进一步地还能够在特定通信频段内实现4种相位状态的波束调控（图4）。信号动态调整膜有望实现反射波束对用户跟踪，提高用户接收信号的强度，进而起到改善无线通信质量的效果。
图4 信号动态调整膜
总体来说，本次亚运场馆测试验证了信号增透/屏蔽膜能够有效辅助提升现有5G无线网络的能量覆盖能力，其具有成本低廉、易于部署以及环境适用性高等优点，这对于实现国家“双碳”战略目标具有积极意义，在新一代6G无线通信技术中具有广泛的应用前景。中国移动将进一步联合产学研促进超材料相关技术的不断发展、完善，推动该技术在未来通信网络中应用落地取得更加重要的突破和成果。
