余瑋

場(chǎng)景A：在行駛的地鐵上，或是在狹長(zhǎng)的隧道里，當(dāng)急需使用手機(jī)卻一直處于“加載中”時(shí)，發(fā)不出去的消息、停止更新的導(dǎo)航，常常讓人“抓狂”。

場(chǎng)景B：華中科技大學(xué)5G實(shí)驗(yàn)室一片忙碌，電子信息與通信學(xué)院的師生們正在進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)。在一塊長(zhǎng)方形的實(shí)驗(yàn)裝置前，一群人在忙著調(diào)試。這是一塊智能超表面，主要組成部分是人工電磁超材料……

這兩個(gè)場(chǎng)景，一個(gè)是5G的痛點(diǎn)與難點(diǎn)，另外一個(gè)是為攻克這“最難啃的硬骨頭”所作的努力。場(chǎng)景B中，通過(guò)智能超表面的反射，入射電磁信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)定向反射傳輸，反射角度可由程序控制，能有效解決場(chǎng)景A中因障礙物阻擋或高速運(yùn)行而導(dǎo)致的信號(hào)減弱問(wèn)題。

這些學(xué)生的帶隊(duì)教師就是華中科技大學(xué)電子信息與通信學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師尹海帆。智能超表面被廣泛認(rèn)為是5G+/6G的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的研究熱點(diǎn)。中國(guó)、美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家和地區(qū)的科學(xué)家都在加速布局和探索該項(xiàng)新技術(shù)。尹海帆在5G移動(dòng)性方面的研究瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)和難點(diǎn)，解決了5G中Massive MIMO的本質(zhì)性瓶頸問(wèn)題——導(dǎo)頻污染，解決了5G在實(shí)地部署中遇到的關(guān)鍵挑戰(zhàn)——移動(dòng)性詛咒，使無(wú)線通信系統(tǒng)在移動(dòng)環(huán)境下的性能可逼近靜止環(huán)境。

打破5G的“移動(dòng)性詛咒”

2019年5月，為追求自己的夢(mèng)想，尹海帆放棄令人羨慕的年薪200萬(wàn)元職位，重返母校華中科技大學(xué)，入職電子信息與通信學(xué)院。在他看來(lái)，只有在自己認(rèn)可的工作中，才能真正實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值，才能夠有更好的職業(yè)發(fā)展。“我始終有一個(gè)夢(mèng)想，那就是當(dāng)老師，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的通信人才?！?p>

這一年，中國(guó)迎來(lái)了5G商用元年，即這一年中國(guó)的第五代移動(dòng)通信技術(shù)正式用于商業(yè)用途，開(kāi)啟了移動(dòng)通信技術(shù)的新篇章。5G的高吞吐率、高可靠性、低延時(shí)、海量連接等特點(diǎn)，成為新一代信息技術(shù)的發(fā)展方向和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。如愿走上教學(xué)崗位的尹海帆積極適應(yīng)著新的角色，以滿(mǎn)腔的熱情與新的期冀迎接新的挑戰(zhàn)。兼具科研人員和高校教師的“雙重身份”，他迫切地想要大干一場(chǎng)。“成為老師的夢(mèng)想已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是作為科研人員，以國(guó)家戰(zhàn)略需求為目標(biāo)，敢于向未知領(lǐng)域探索，以解決技術(shù)難題為使命，既是我們的擔(dān)當(dāng)也是夢(mèng)想。我想帶著學(xué)生一起干！”

剛剛走上教學(xué)崗位的尹海帆，面臨著科研、教學(xué)等各方面的壓力，通宵達(dá)旦備課、廢寢忘食研究對(duì)他來(lái)說(shuō)是家常便飯。作為新一代通信技術(shù)，5G已經(jīng)在全球范圍內(nèi)開(kāi)始廣泛部署。身為專(zhuān)業(yè)人士，尹海帆清楚知道技術(shù)發(fā)展中存在不少“難啃的硬骨頭”。比如：5G通訊的時(shí)代，帶給消費(fèi)者更高速的連接速度，很多關(guān)鍵應(yīng)用成為可能，電信商也樂(lè)得推新服務(wù)。但聯(lián)機(jī)更快意味著通過(guò)手機(jī)傳播惡意軟件變得更有效率，而且更為分散難以防備，不只消費(fèi)者被攻擊，電信商也要面臨傳統(tǒng)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)面臨的攻擊手法。由于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要采用超高頻頻譜，這樣能提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但這一頻段的電磁波傳輸距離很短，且容易被障礙物阻擋。要想讓5G網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋更好，運(yùn)營(yíng)商需要建設(shè)數(shù)百萬(wàn)個(gè)小型基站，將其部署至每根電線桿、每棟大樓、每戶(hù)房屋甚至每個(gè)房間。在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的同時(shí)，其弊端也在不斷地顯現(xiàn)。

“我們的研發(fā)空間很大，機(jī)會(huì)也很多，比如解決世界性難題5G‘移動(dòng)性詛咒（Curse of Mobility），以及5G信號(hào)覆蓋差、能耗高等等?！被啬感＠^續(xù)科研攻關(guān)，尹海帆信心滿(mǎn)滿(mǎn)。

5G中引入的大規(guī)模多入多出技術(shù)（M a s s i v e MIMO）是可以通過(guò)增加基站天線數(shù)量將移動(dòng)通信系統(tǒng)性能（頻譜效率和能量效率）提升10倍以上的核心技術(shù)。然而，研究人員在5G實(shí)地測(cè)試與部署中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)，即“移動(dòng)性詛咒”：在用戶(hù)低速移動(dòng)或靜止環(huán)境中，Massive MIMO可以將系統(tǒng)性能提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。但是在用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到或超過(guò)30km/h的中高速移動(dòng)環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)5G系統(tǒng)的性能下降50%甚至80%。這個(gè)問(wèn)題主要源于無(wú)線信道信息在移動(dòng)環(huán)境中更難以獲取并且很快過(guò)時(shí)。移動(dòng)性問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前阻礙Massive MIMO高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸袋c(diǎn)。工業(yè)界曾投入了大量的科研力量，但始終無(wú)法有效解決。而尹海帆矢志解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，這種志在必得既來(lái)源于在企業(yè)積累的豐富工業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也來(lái)源于校園里自由的學(xué)術(shù)氛圍和充滿(mǎn)干勁的學(xué)子。身為過(guò)來(lái)人，本碩均就讀于華科大的尹海帆深知這群年輕人身上蘊(yùn)藏著巨大的科研潛力和創(chuàng)新能力。

作為導(dǎo)師，他為學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)、合理、切實(shí)可行的研究方向和技術(shù)指導(dǎo)，做學(xué)生科研道路上的引路人與指路燈，常與學(xué)生進(jìn)行深入交流。他和學(xué)生成為研究合作者，努力把學(xué)生推向更廣闊的研究平臺(tái)。在尹海帆的努力下，一支跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)組建起來(lái)，他們的目標(biāo)就是解決5G發(fā)展亟須解決的基站建設(shè)成本高、信號(hào)穩(wěn)定性弱等問(wèn)題。

5G無(wú)線信道信息在移動(dòng)環(huán)境中不僅更難以獲取，還會(huì)很快過(guò)時(shí)。5G時(shí)代，如何滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)信號(hào)覆蓋面廣和傳輸速度快的“剛需”，是電信行業(yè)鉆研求解的重難點(diǎn)問(wèn)題。尹海帆意識(shí)到，預(yù)防過(guò)時(shí)最好的方法，就是能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)“泡”在數(shù)據(jù)的海洋里。

越難啃的骨頭，越是要下硬功夫?！拔覀兪菬o(wú)線通信專(zhuān)業(yè)，主要做的是信號(hào)處理。怎么設(shè)計(jì)天線，我們完全就是外行。從零開(kāi)始自己摸索，做了6000多次的仿真?！蓖ㄟ^(guò)不斷摸索，他們搭建起了全國(guó)首個(gè)基于全息波束賦形的5G信號(hào)智能增強(qiáng)系統(tǒng)，可有效增加5G信號(hào)覆蓋性能、降低能耗、抑制干擾，極大提升5G信號(hào)傳輸速率和可靠性。

兩年內(nèi)，經(jīng)歷了幾千次的電磁仿真，幾十次的迭代和優(yōu)化，年輕的團(tuán)隊(duì)斗志昂揚(yáng)，在雜亂無(wú)章的無(wú)線信道中找到了規(guī)律性的變化，利用無(wú)線信道的時(shí)延、角度、多普勒結(jié)構(gòu)特征，提出了一項(xiàng)高精度且低復(fù)雜度的信道預(yù)測(cè)技術(shù)，即通過(guò)非常少量的歷史信道采樣來(lái)推測(cè)未來(lái)信道的變化，從而避免信道信息隨用戶(hù)移動(dòng)而快速過(guò)時(shí)的問(wèn)題，破解了無(wú)線信道高維結(jié)構(gòu)的密碼，研發(fā)出了全新的5G信號(hào)智能增強(qiáng)系統(tǒng)，讓5G手機(jī)在移動(dòng)環(huán)境下不掉速，可以有效增強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，降低成本和功耗。隨著5G通信核心技術(shù)“移動(dòng)性詛咒”這一世界級(jí)難題被尹海帆團(tuán)隊(duì)攻克，現(xiàn)如今我們乘坐高鐵時(shí)，再也不用擔(dān)心5G網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)“龜速”傳輸，也不用擔(dān)心手機(jī)信號(hào)失靈的問(wèn)題了。

聚焦并深耕信息化賦能

2005年，尹海帆考入華中科技大學(xué)，就讀電氣工程專(zhuān)業(yè)。4年后，他順利成為通信與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的工學(xué)碩士研究生。

“小時(shí)候，我的夢(mèng)想是成為一名科學(xué)家?！?0多年前，尹海帆在華中科技大學(xué)讀本科之時(shí)就曾參加過(guò)學(xué)校電工電子創(chuàng)新中心的一個(gè)導(dǎo)盲機(jī)器人項(xiàng)目。他利用圖像處理、語(yǔ)音識(shí)別、人工智能等技術(shù)，設(shè)計(jì)幫助視障人士出行的智能設(shè)備。憑借該項(xiàng)目，尹海帆斬獲英特爾杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)題邀請(qǐng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)。他坦言，“那是我第一次站上國(guó)家級(jí)領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。我深刻意識(shí)到技術(shù)可以服務(wù)社會(huì)，那次競(jìng)賽也成了我科研之路的起源”。這次獲獎(jiǎng)，更讓他真切體會(huì)到通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新解決實(shí)際問(wèn)題的成就感，對(duì)未來(lái)投身無(wú)線通信領(lǐng)域有了更明確的思考。有了求學(xué)期間積累起來(lái)的興趣、信心以及動(dòng)手能力，尹海帆得以從容地面對(duì)科研中遇到的困難，不斷挑戰(zhàn)自我，在無(wú)線通信領(lǐng)域積極探索。

2008年，3G網(wǎng)絡(luò)剛開(kāi)始全面商用，尹海帆就聽(tīng)說(shuō)電信學(xué)院有團(tuán)隊(duì)在研究4G。他對(duì)這一超前的研究領(lǐng)域非常感興趣，也想?yún)⑴c其中。就這樣，尹海帆拜入導(dǎo)師劉應(yīng)狀門(mén)下?！安徽撌菍?duì)科研的熱情，對(duì)創(chuàng)新的追求，還是科技報(bào)國(guó)的情懷，劉老師都對(duì)我的影響很深?！?/p>

碩士即將畢業(yè)時(shí)，尹海帆計(jì)劃出國(guó)讀博，劉應(yīng)狀特意邀請(qǐng)一位法國(guó)教授到學(xué)校來(lái)講座。在老師的介紹下，尹海帆與這位法國(guó)教授有了交集，雙方的研究領(lǐng)域也頗為契合，2012年9月，尹海帆到巴黎高科電信學(xué)院攻讀博士學(xué)位，“感受到中西文化的差異，順利完成學(xué)業(yè)”。

2016年，尹海帆入職Sequans Communications，成為DSP工程師，從事IoT芯片算法研發(fā)。2017年底，進(jìn)入上海華為技術(shù)有限公司，擔(dān)任高級(jí)預(yù)研工程師，負(fù)責(zé)5G核心技術(shù)研發(fā)和5G標(biāo)準(zhǔn)化工作。

尹海帆在通信企業(yè)工作了3年，對(duì)華為以及移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)作出了自己的貢獻(xiàn)。但他心中還是時(shí)常回憶起校園，念著自己想做一名教師的夢(mèng)想。

“幾番猶豫，又是劉老師給了我信心?！币７f(shuō)，得知自己對(duì)自由多樣的學(xué)術(shù)氛圍更為向往，劉應(yīng)狀鼓勵(lì)他隨心而行，并悉心指導(dǎo)他準(zhǔn)備申請(qǐng)材料，成功獲批國(guó)家級(jí)人才項(xiàng)目。

2019年春夏之交，尹海帆辭去高薪工作，回到母校華科任教。走在熟悉的校園，看著身邊一張張青春的臉龐，尹海帆對(duì)自己說(shuō)，要像老師一樣，立德樹(shù)人、潛心科研。

尹海帆帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)先后攻克了人工電磁超材料的設(shè)計(jì)與制造、高頻電子線路設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等難題，并提出一種智能波束成形算法，可精準(zhǔn)地將反射波束指向接收天線，從而提升接收信號(hào)質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)在業(yè)界率先完成了智能超表面技術(shù)的室外遠(yuǎn)距離測(cè)試，實(shí)現(xiàn)500倍信號(hào)強(qiáng)度增益。他介紹，智能超表面與傳統(tǒng)的材料不同，該材料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入射電磁信號(hào)的智能化定向反射，反射角度可由軟件實(shí)時(shí)調(diào)控。該技術(shù)可彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)，減少需要建設(shè)的通信基站數(shù)量，是一種經(jīng)濟(jì)、綠色、節(jié)能的移動(dòng)通信新思路?！拔覀兊耐ㄓ嵓夹g(shù)從3G跟跑、4G并跑、到5G領(lǐng)跑，這是一代代人努力奮斗的結(jié)果。所以我們能做的就是把最新的技術(shù)教給我們的學(xué)生，讓他們?cè)谛录夹g(shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)往前推進(jìn)，往前探索?！?/p>

接受采訪時(shí)，說(shuō)到參加工作這么多年來(lái)，是否在不同崗位有著不同的體驗(yàn)或感受，尹海帆說(shuō)：“在法國(guó)工作期間，工作氛圍比較輕松、安逸，很少加班。在華為期間同事們工作都精神飽滿(mǎn)，富有熱情，充滿(mǎn)干勁。在華中科技大學(xué)工作期間，工作更加自由，學(xué)術(shù)氛圍更濃?！?h3>矢志攻關(guān)“卡脖子”核心技術(shù)

“明德厚學(xué)，求是創(chuàng)新?！边@是華中科技大學(xué)的校訓(xùn)?！懊鞯隆币鉃檎妹鱾惱?，完善品德?！昂駥W(xué)”意為崇尚知識(shí)，學(xué)問(wèn)淵博?！扒笫恰币鉃樽非笳胬恚l(fā)現(xiàn)規(guī)律。“創(chuàng)新”意為與時(shí)俱進(jìn)，追求新高。尹海帆以實(shí)際行動(dòng)踐行“學(xué)在華科”的口號(hào)，詮釋著華科校訓(xùn)。

作為一名教師，尹海帆希望成為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的耕耘者，把華科的科研精神傳承下去。為了組建團(tuán)隊(duì)，他經(jīng)常宣講，面對(duì)面跟學(xué)生溝通，告訴他們自己打算做什么、技術(shù)挑戰(zhàn)是什么、可以解決通信系統(tǒng)什么樣的難題……尹海帆說(shuō)，5G的一些核心技術(shù)最早在2010年提出來(lái)，當(dāng)時(shí)已經(jīng)不再是學(xué)術(shù)前沿。雖然也可以選擇新的科研熱點(diǎn)，但既然做，就要解決真的問(wèn)題，做能夠落地的技術(shù)，做真正造福社會(huì)的研究。

幾年來(lái)，尹海帆傾心講授“無(wú)線通信基礎(chǔ)”等核心專(zhuān)業(yè)課程，直接指導(dǎo)50余名本科生參與科研實(shí)踐。他始終堅(jiān)持與學(xué)生在一起，聚焦業(yè)界的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)真問(wèn)題、解決難問(wèn)題：搭建原型樣機(jī)測(cè)試信號(hào)處理算法，打磨PPT、一起路演、模擬問(wèn)辯，一起參加培訓(xùn)300多場(chǎng)……“不管多么辛苦，有一件事我一直在堅(jiān)持，那就是指導(dǎo)學(xué)生參加雙創(chuàng)實(shí)踐。指導(dǎo)他們備賽、陪伴他們奪冠?！?/p>

做科研時(shí)，尹海帆主動(dòng)面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，做高水平科技自立自強(qiáng)的踐行者。他坦言，學(xué)術(shù)研究的艱辛曲折，是每名科研工作者必須面對(duì)的過(guò)程。而精準(zhǔn)對(duì)接國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，則應(yīng)是青年科研工作者的立身之本、畢生之追求。

播撒的種子終將生根發(fā)芽。如今，尹海帆所率的團(tuán)隊(duì)多項(xiàng)科研成果與企業(yè)合作落地，有關(guān)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)5G基站，持續(xù)推動(dòng)科技創(chuàng)新賦能社會(huì)發(fā)展，多項(xiàng)成果被應(yīng)用于5G國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)中。曾有人估算過(guò)，所攻克5G通信高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹笆澜缂?jí)難題”，受益人群超過(guò)6億?！霸谥楹Ｊ袡M琴東環(huán)隧道，我們這一套系統(tǒng)開(kāi)啟之后，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)400米隧道的全部信號(hào)覆蓋。未來(lái)我們這個(gè)技術(shù)就可以去助力自動(dòng)駕駛的網(wǎng)絡(luò)布設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)方法更低成本的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。”

尹海帆將自己的科研能力轉(zhuǎn)化為育人優(yōu)勢(shì)。2021年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)贏得中國(guó)工程院創(chuàng)新潛力獎(jiǎng)全國(guó)冠軍。作為第一指導(dǎo)老師，他帶領(lǐng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)贏得“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽主體賽全國(guó)特等獎(jiǎng)及全國(guó)一等獎(jiǎng)各一項(xiàng)、中國(guó)國(guó)際大學(xué)生創(chuàng)新大賽主賽道全國(guó)金獎(jiǎng)、中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽主賽道全國(guó)金獎(jiǎng)、全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會(huì)改革成果類(lèi)項(xiàng)目最高獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。由于在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃中取得的成就，尹海帆獲評(píng)“國(guó)創(chuàng)計(jì)劃”十五周年榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)“最佳導(dǎo)師獎(jiǎng)”。

前不久，尹海帆入選全國(guó)青馬工程首期科技班?！皩W(xué)習(xí)與實(shí)踐期間，我更加深刻感受到作為一名科研工作者、一位人民教師、一個(gè)新時(shí)代青年在科技主戰(zhàn)場(chǎng)的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，聚焦國(guó)之所需，要讓科研成果運(yùn)用在祖國(guó)大地上；助力學(xué)生成長(zhǎng)，要讓科創(chuàng)報(bào)國(guó)的種子在學(xué)生心里生根發(fā)芽”。

科研之路并非總是一帆風(fēng)順，難免遭遇失敗，甚至還會(huì)聽(tīng)到一些負(fù)面的評(píng)價(jià)?！斑@個(gè)時(shí)候心態(tài)尤其重要，面對(duì)壓力，要學(xué)會(huì)及時(shí)調(diào)整心態(tài)和釋放心情、保持自信，無(wú)論之前進(jìn)行得有多不順利，再次進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前都要給自己打氣，相信這次一定能夠獲得滿(mǎn)意的數(shù)據(jù)?！笨蒲幸残枰己玫纳眢w素質(zhì)作為基礎(chǔ)，于尹海帆而言，積極鍛煉能夠幫助自己釋放壓力。談起業(yè)余生活，他說(shuō)：“踢足球。經(jīng)常組織學(xué)生一起踢球?！?/p>

2024年4月29日，尹海帆獲得第28屆中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)?。這是中國(guó)青年的最高榮譽(yù)?！斑@不僅是一份榮譽(yù)，更是一種責(zé)任。習(xí)近平總書(shū)記在華工激光考察時(shí)深刻指出，科技自立自強(qiáng)是國(guó)家強(qiáng)盛之基、安全之要。我立志在自己的研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自立自強(qiáng)。作為一名高校科技工作者，在今后的工作中，會(huì)始終以解決國(guó)家戰(zhàn)略需求為目標(biāo)，攻克技術(shù)難題為使命，不畏艱險(xiǎn)、直面挑戰(zhàn)，為我國(guó)科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的力量。”他表示，將繼續(xù)致力于攻關(guān)信息通信領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)，開(kāi)拓創(chuàng)新、砥礪奮進(jìn)，助力數(shù)字化中國(guó)建設(shè)，以信息化賦能推進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。

責(zé)任編輯 陳晰