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人物名片:刘轲,通信抗干扰全国重点实验室2019级博士研究生,成电杰出学生(研究生),师从宽带无线通信系统与智能抗干扰研究团队陈智教授,从事太赫兹低复杂度信号处理及高速通信系统技术研究。以第一作者发表Nature Communications论文并获评期刊亮点论文;参与研制的太赫兹通信系统已成功运用于成都第31届世界大学生夏季运动会田径赛场,相关成果获2023年度信息通信领域十大科技进展。获2023年博士后创新创业大赛创新组全国一等奖、2022年全国大学生“互联网+”创新创业大赛全国赛金奖、2022年中国研究生电子设计竞赛全国一等奖、2021年首届全国博士后创新创业大赛全国一等奖等荣誉。
电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室博士生 刘轲
从实验室的深夜灯火到青海湖畔的极境考验,电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室博士生刘轲始终躬耕太赫兹通信技术,学以致用,研以求真,科研报国,以中国自主创新为墨,用十年青春奋进,在太赫兹通信领域标注下成电学生的创新坐标。
太赫兹通信的突破之路
太赫兹频段(0.1-10THz)因其频谱资源丰富的特性,具备超高传输速率和感知精度的潜力,被视为未来6G的重要候选技术之一。然而,其高能耗、高成本以及信号处理算法复杂高一直是行业难题。相比于利用昂贵的仪器设备搭建的试验平台,刘轲的研究聚焦于实时基带信号处理算法的优化,通过降低算法资源的占用率,在保证传输性能的同时显著降低了系统复杂度。
技术的生命力,在于应用于实际场景之中。2023年7月,在第31届世界大学生夏季运动会中,刘轲参与将实验室原型机改造为适应实际场景的设备,优化外观结构便于赛场快速部署,在团队的精心设计下,整套系统重量降低至25公斤,在夏季高温环境下连续工作无故障。在赛事期间,系统成功实现无压缩8K超高清赛事视频的实时无线传输,相关成果入选“2023年度信息通信领域十大科技进展”。以此为背景,刘轲在国际期刊Nature Communications上以第一作者身份发表论文,展示了太赫兹通信技术从实验室走向实际应用场景的代表案例。
刘轲(右一)在第31届世界大学生夏季运动会上与团队成员调试太赫兹通信系统
科研突破的背后,是无数次直面挑战的实践。2024年8月,刘轲带领学生团队在青海湖高海拔地区完成了30公里太赫兹实时无线传输试验。高原环境紫外线强烈、昼夜温差超过30摄氏度,所研制的设备又一次经受住了考验。
试验中,最艰巨的挑战来自天线对准——太赫兹波束宽度仅0.1度,相当于在公里外瞄准一枚硬币,刘轲带领成员利用自研的程序自动对准设备,解决了这一难题,使得试验能够快速展开。为了利用来之不易的试验场地,尽可能多的测试不同天气环境下的系统性能极限,刘轲和团队每天工作超过14小时,最终在30公里距离下,系统仍能保持稳定传输,获得了珍贵的试验数据,为未来太赫兹通信技术应用提供了重要参考。
团队成员在青海湖高海拔地区调试太赫兹通信系统
从个人智慧到集体力量
在通信抗干扰全国重点实验室,刘轲被师生亲切地称为“太赫兹技术活字典”。
他花费五年时间,整理出一套容量达5T的知识库硬盘,涵盖基础理论、算法代码、实验记录等内容,并建立在线共享平台供团队随时调阅。知识库中仅实验案例就超过200个,每个案例均附有详细的问题分析、解决方案和复盘总结。一名刚加入团队的硕士生表示:“刘师兄的笔记就像导航地图,让我能够快速上手太赫兹通信技术。”
在学生团队中,刘轲是众人眼中的“定海神针”。不论遇到多大的困难,他总能以冷静的头脑和有条不紊的方法指导学生团队解决问题。刘轲不仅具备独到的思考能力和实验技巧,更拥有面对困难时所需的决断力和责任感,总是能在关键时刻带领学生团队稳定情绪,突破难关。
野外实验探索,是团队科研的常态。作为实验验证负责人,刘轲带领团队在青海湖、云南抚仙湖、秦岭山区等地完成20余次野外测试。2020年8月,在云南抚仙湖的一次试验中,突降暴雨导致设备电路板短路。刘轲立即组织成员拆解设备,用烘干机处理受潮部件,并在雨停后两小时内恢复实验。他回忆:“那次实验让我们意识到环境适应性的重要性,后来所有设备都增加了防水涂层和冗余电路设计。”
刘轲认为,协助能力提升的“最佳训练场”,正是在与专业相关的各个学科竞赛的筹备当中。在他的带领下,学生团队获得2022年“互联网+”大学生创新创业大赛金奖、第十七届中国研究生电子设计竞赛亚军、第十九届中国研究生电子设计竞赛一等奖,以及2023年博士博士后创新创业大赛创新组一等奖等诸多荣誉。在团队成员的心中,他不仅是科研的领航者,更是每个人学习进步的榜样。一名参与竞赛的团队成员说:“刘轲师兄在竞赛中教会我们在有限时间内整合资源解决问题,这种能力在科研中同样重要。”
刘轲(中)与团队学生在一起
以校训精神引领科研使命
刘轲以“求实求真,大气大为”的校训精神为指引,脚踏实地、追求极致地做好每一项科研工作。
为验证一组信道模型参数,曾连续72小时驻守实验室,对比分析超过500组数据。他还自学了“大气物理学”,理解了太赫兹波与大气颗粒物的相互作用机理,并以此为根据建立了跨学科仿真模型,让他的研究成果经得起国际同行的严格检验。
“科技工作者既要攀登高峰,也要俯身倾听社会需求。”在科研成果落地实践的探索中,技术的普惠性,始终是刘轲关注的重点。
作为团队的大师兄,刘轲已协助指导6届20余名学生。他根据学生们的不同特点差异化指导:为理论功底扎实的学生开设前沿文献研讨;让动手能力强的学生主导硬件设计;鼓励跨学科学生探索太赫兹与人工智能的融合应用。“刘轲师兄不仅指导我们做科研,更教会我们如何将技术与应用结合。”师弟师妹们如是说。
刘轲在实验室开展太赫兹通信系统测试
站在高原试验场,刘轲的视线越过连绵群山。他的下一个目标是将太赫兹通信传输距离和传输速率进一步提升,并积极参与技术标准化推进工作。“就像4G催生移动互联网革命一样,6G将开启万物智联的新时代。”
“真正的创新需要智慧与勇气,更需要将个人理想融入国家需求的胸怀。”多年深耕通信领域的科研经历,刘轲越发清晰地意识到这点。在6G通信的浪潮中,他打算继续扎根成电、深耕基础理论研究,探索更多未知,为祖国移动通信的发展、为未来无线通信领域的研究贡献创新力量。
编辑:罗莎 / 审核:王晓刚 / 发布:陈伟