南方科技大学本科生曹宇恒等在IEEE IWS 2024 荣获最佳学生论文奖

2024年 5月16-19日，无线通信领域重要国际学术会议IEEE 国际无线研讨会（IEEE International Wireless Symposium，IWS）2024在中国北京举行。来自南方科技大学深港微电子学院的论文“Uncorrelated Phase Noise Cancellation for Low-IF Radar With Separate Reference Sources of Dual PLLs” 入选此次会议，并获得最佳学生论文奖三等奖（Best Student Paper Award Third Place Winner）。该论文第一作者为学院2021级本科生曹宇恒，指导老师为学院研究副教授吴小虎和教授刘晓光，论文其余作者包括硕士研究生张漫东、研究助理庞登峰及2021级本科生邹嘉铖与姜博邺。

IWS2024会议是由IEEE MTT-S 与中国电子学会微波分会联合主办，由清华大学承办的国际学术会议。会议与2024年中国微波年会（NCMMW2024）、2024年微波毫米波科技成果展（MWIE2024）及产品展及2024国际微波毫米波技术会议（ICMMT2024）共同在中国微波周举行。据悉，本次IWS会议中共收到192篇论文申请参与学生论文竞赛，其中21篇论文入选竞赛。最终共6篇论文获奖，其中我院学生曹宇恒为唯一本科生第一作者。

（a）不同种类生命体征信号示意图；（b）各种类信号对应的幅度及频率示意图

雷达在生命体征监测和室内活动监测方面有十分广阔的应用前景。当今世界人口老龄化问题渐趋严重，空巢老人的数量不断增加；同时因生活方式的转变，心脑血管疾病也呈年轻化趋势，因此使用雷达对人类的呼吸心跳进行监测具有十分重要的意义。相比于传统穿戴式监测设备如各大品牌智能手表、指尖佩戴式监测仪，雷达监测具有非接触、高距离分辨率等特点。雷达监测生命体征的方式主要通过测量由心跳及呼吸信号引起的胸腔壁周期性起伏变化，从而测量信号的频率和强度。

然而，心跳呼吸信号由于幅度小和频率低的原因，常常被淹没在噪声之中，因此该论文提出了一种在中频域内降低非相关相位噪声的多普勒雷达架构。该架构通过增加一个混频器，额外引入中频消除信号，并通过调节该信号的幅度与噪声，最终实现与携带目标运动信息的中频信号对消的降噪效果。该架构在经实验验证后，来自不同参考源及不同锁相环（PLL）的非相关噪声得到较大的消除，提升了目标信号的信噪比。此架构使得用于生命体征监测的雷达在监测更小幅度、更低频率信号的精度方面得到有效提升，对监测呼吸心跳等生命体征信号和人类的室内活动有重要意义。

图4（a）该论文提出的雷达系统架构框图；（b）测试结果频谱图（蓝色为引入降噪信号，红色为未引入该信号）。