4G的快速部署和普及带来了移动互联网业务的空前繁荣, 在方便人们日常生活、改变人们行为习惯的同时, 也在激发着移动通信业务新的需求。面向2020年以后的移动通信技术的应用, 我们需要全新的一代移动通信系统--5G。本文从5G未来发展和应用的愿景出发, 全面揭示5G系统所需要具备的技术能力, 并结合一组关键的能力, 阐述了5G为了实现这些能力所需要的关键技术, 包括3D-MIMO、以用户为中心的网络、软件定义空口、网络自动化和基于SDN/NFV的网络切片。面向5G的商业部署部分, 介绍了全球各国政府和运营商的5G商用计划; 为了实现2020年的5G商用部署, 以中国移动的5G产业推进计划为例, 详细介绍了基于中国移动发布的5G试验技术要求,以及相应的5G外场试验演示和相应的测试结果。

2G跟随、3G突破、4G同步, 经过多年的积累, 中国移动通信产业的发展取得了巨大的进步, 特别是在TDD方面, 更是走在世界的前列。5G时代, 中国移动通信产业具备了进一步突破的条件, 迎来了实现5G全面引领的新机遇, 实现5G发展的全面引领是中国移动通信产业的宏伟目标。中国移动在4G发展中取得了巨大的突破, 为全球4G产业的发展和服务我国信息经济做出了巨大贡献, 也因此荣获了国家科技进步特等奖。但从整个产业发展的现状来看, 产业发展瓶颈仍然存在, 大部分核心的元器件还依赖于国外企业。因此, 面向5G, 上至国家, 下到各个企业, 都希望打破这种局面。特别是党和国家正在大力推动的****发展战略, 希望以民用的发展带动**的发展, 实现基础元器件和基础生产、制造工艺的突破, 打开移动信息产业的新局面。为保证未来产业安全, 防止外部封锁, 在5G产业的发展中, 央企应扮演起保证中国移动通信产业安全的角色。也就是说, 在遭受外部风险, 比如国内公司遭受制裁或禁运时, 央企所生产的核心元器件可以替代国外厂商的产品, 满足生产和应用的需求, 实现自给自足。

利用矩阵式LED背光, 局域基色去饱和算法根据图像局部内容降低基色的饱和度, 从而降低子场图像之间的色差, 抑制色彩分裂现象。本文主要研究了局域基色去饱和算法中色彩分裂现象与背光分区数之间的关系。结果表明: 背光分区数越多, 图像色彩分裂现象抑制作用越显著, 但在权衡背光系统成本与图像画质的前提下, 当背光分区数为496, 该背光分区数下色彩分裂显著点数占背光分区数为1×1下色彩分裂显著点数的比例降至20%, 有效抑制了色彩分裂现象, 大大提升了图像画质。

出一种适用于增强现实的视网膜显示技术, 利用一个相位型空间光调制器结合计算机全息图算法, 实现了直接在视网膜上进行全息重建。首次从理论出发, 给出了相位型空间光调制器输入相位与眼球前平面光场的计算关系, 讨论并比较了基于GS的全息图计算方法和基于双相位编码的复振幅调制全息图计算方法的特点, 采用复振幅调制, 全息重建中的散斑噪声得到抑制。仿真和实验结果验证了应用于视网膜全息成像的计算机全息图算法的有效性。实验证明, 该方法能够利用一个纯相位空间光调制器在眼球里进行多平面的无散斑全息重建, 同时在视网膜附近重建振幅信息, 使得眼睛聚焦在某个平面时, 该平面的图像能够恰好投影在视网膜上。整个过程模拟了自然场景中人眼调焦和观察的过程, 不同于双目视差的三维显示方法, 文章提出的视网膜显示技术是一种真三维全息重建, 不存在视觉辐辏调节冲突。

栅绝缘层是薄膜晶体管(TFT)的关键组成部分, 低成本及低温制备是其未来的发展方向。阳极氧化法是可以实现这些目的的制备工艺技术之一。本文首先采用电子束蒸发在150℃的玻璃基板上制备Mg-Al合金薄膜, 然后使用阳极氧化法形成Mg-Al复合氧化物薄膜, 并对不同制备工艺条件下的薄膜结构、绝缘性能等进行了初步研究。所获得的Mg-Al氧化物薄膜具有均匀的非晶态结构以及较好的绝缘性能, 适合于用作TFT的栅绝缘层。

微结构表面设计是提高太阳能电池光电转换效率的主要方法之一。微结构可以增加入射光的吸收率, 减小反射率, 达到提高太阳能电池光电转换效率的目的。本文采用全息光刻和湿法刻蚀技术在ITO玻璃片上制备周期为300 nm的孔阵图形, 以P3HT和PCBM作为电池活性层的给体材料和受体材料。实验结果表明微结构可以提高ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al有机太阳能电池光电转换效率。当孔阵图形刻蚀深度达到60 nm时, 光电转换效率提高了约8 %。实验证实, 孔阵图形的采用增加了入射光的吸收, 提高了太阳能电池光电转换效率。

基于暗元先验的去雾算法在利用边缘保护操作消除景深突变处产生的光晕现象时没有区分边缘的类型, 导致了透射率的估计不合理, 降低了去雾的质量。提出一种基于加权融合策略的透射率估计方法, 通过块级暗通道和像素级暗通道的相关特性获取景深信息导向图, 从而在景深突变处和非景深突变的局部合理选取像素级暗通道和块级暗通道, 保护了景深边缘处的突变性, 同时减少了局部纹理边缘噪声的影响, 获得了更准确的透射率估计结果。实验结果表明, 该算法能有效避免光晕现象, 改善局部细节模糊的问题, 得到更优的去雾视觉效果。

研究了聚合物与液晶比例、液晶性能对PDLC雾度、驱动电压、响应速度的影响。发现降低液晶含量、增加液晶在聚合物中的溶解度可使相分离形成百纳米级甚至更小的液晶微滴, 此时PDLC在不加电状态下呈现光学各向同性, 施加横向电场可产生双折射效应。由此提出了一种配合偏光片的新显示模式。通过液晶比例的调整和液晶种类的优选制备出了驱动电压较低, 对比度为58.5, 响应时间为14 ms的样品。

高能量侧面激光器可用于激光美容、激光打标、远程探测等领域。通过侧面泵浦激光技术和电光调Q技术, 获得高重频窄脉宽1 064 nm波段激光, 利用衍射光学器件, 实现较均匀的激光输出。在电源输入电压700 V, 调Q驱动频率10 Hz的条件下,获得426 mJ的1 064 nm激光输出。实验结果表明: 通过侧面技术和衍射光学器件匀化技术, 可实现高能量较均匀光斑激光输出。

讨论了基本的EC器件结构设计、被广泛应用的阴极氧化物材料(WO3)的结构以及改善其性能的一些方法和新型固体电解质材料。最后, 对EC器件的未来发展做了展望。

线性光子晶体中可获得较低的慢光速度是以牺牲带宽为代价的。本文通过在光子晶体圆环型腔内加入克尔型非线性材料, 分别构建以三角晶格和正方晶格排列的非线性环型腔线缺陷波导, 利用有限元法对其慢光特性进行了仿真模拟。结果表明: 正方晶格具有更好的慢光效应, 获得的最佳慢光群速度为0.0055c, 在保证10-3c慢光条件下, 可达到0.001的相对带宽; 与线性光子晶体线缺陷耦合腔波导相比, 带宽提高了两倍, 实现了具有低群速度、高带宽特性的慢光效果, 对进一步发展光子晶体的光缓存有着重要意义。

基于共轴聚焦设计提出了分区域聚焦法和修正分区域聚焦法。基于分区域聚焦法设计了50 mm×100 mm的长方形菲涅尔聚光镜。针对两组不同阵列尺寸的接收器, 分析菲涅尔聚光镜的环带宽度分别为1、0.5、0.2 mm时的聚光效果。结果表明随环带宽度的减小, 光斑分布的均匀性逐渐增大, 证明采用修正分区域聚焦法设计的菲涅尔聚光镜可以在保证聚光效率基本不变的同时, 进一步提高聚光光斑分布的均匀性。

提出一种新颖快速的亚像素级大尺寸平移图像配准算法以实现大尺寸高精度的图像配准。首先利用下采样互相关函数解混叠模型实现像素级的粗定位, 降低了互相关矩阵的傅里叶变换维度, 并减小了离散傅里叶变换矩阵的乘法数目以加快粗配准过程; 然后在粗定位点邻域范围内利用改进的矩阵乘法对离散傅里叶变换(DFT)高倍数重采样, 并采用双向搜索策略进行亚像素快速定位。仿真实验结果表明, 相比常规的基于FFT算法的图像配准, 本文提出的算法将大大减少配准的时间复杂度和空间复杂度, 而不会损失配准精度。

采用高温固相法将黄色荧光粉掺入硅胶, 按一定计量比制备黄色荧光粉混合胶, 将混合胶喷涂于倒置芯片表面封装成白光数码管。通过仪器设备对样品的光色性能进行了测试和机理的分析。结果表明, 采用倒置工艺白光数码管比传统点胶白光数码管平均光通量提高了约为16.4%, 平均色温下降约为10.6%, 出光一致性更理想。研究表明在数码管显示领域应用芯片倒置和荧光粉喷涂技术对白光LED发光器件光色性能有明显的提升。