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面向6G网络的高可靠低延时通信计算与控制

中国科学：信息科学 2024年第5期54卷 1267-1282页

作者：牛志升清华大学电子工程系北京100084

未来6G网络的业务主体将转变为赋能千行百业的智能物联网应用,因此在提供高可靠低延时通信(ultra-reliable and low-latency communications,u RLLComm)的同时,还要实现高可靠低延时的智能计算(uRLLComp)与智能控制(uRLLCtrl)(以下简称u... 详细信息

未来6G网络的业务主体将转变为赋能千行百业的智能物联网应用,因此在提供高可靠低延时通信(ultra-reliable and low-latency communications,u RLLComm)的同时,还要实现高可靠低延时的智能计算(uRLLComp)与智能控制(uRLLCtrl)(以下简称uRLLC3).这对于传输环境、业务需求与网络资源配置均高度动态变化的移动网络来讲是一个巨大挑战.本文面向6G时代的智慧网联与网联智能,从排队论中几个超越直觉的定理出发,尝试为u RLLC3的实现提供一些有益启示,并系统地给出实现高可靠低延时通信、计算与控制的理论与方法.同时,以未来智慧网联汽车的智能控制为例,在描述信息新鲜度的信息年龄(age-of-information,AoI)性能指标的基础上,提出一种新的信息时效性表征指标——信息紧迫度(urgency-of-information,UoI),并在此基础上给出几种UoI意义上最优的移动终端调度与控制算法,验证所提UoI指标的有效性.

关键词：移动通信 6G 高可靠低延时车联网信息年龄信息时效性

高浓度掺杂非晶铟镓锌氧化物薄膜的态密度模型研究

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电子学报 2024年第5期52卷 1591-1600页

作者：蔡坤林谢应涛蹇欢黄雁琳翁嘉明重庆邮电大学电子工程系重庆400065 上海交通大学电气工程系上海200240

针对背沟道刻蚀(Back Channel Etch,BCE)技术的非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFTs),建立了一种高浓度掺杂态密度模型(High Concentration Doping Density Of States model,HCD-DOS model),并通过数值模拟研究态密度关键参数对器件性能的影响,以此揭示a-IGZO TFTs中制备工艺对导电沟道修复的物理机理.首先,采用结合强度较高的钼/铜双层结构作为栅/源/漏电极,引入BCE方法制备了底栅顶接触(BottomGate Top-Contact,BG-TC)TFTs.其次,建立了适用于BCE技术的a-IGZO TFTs的HCD-DOS模型.随后,基于TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真器对态密度关键参数进行数值研究,结果表明,不同态密度参数对a-IGZO TFTs器件转移特性曲线、电学特性以及沟道内部电子浓度分布的影响有所差异.最后,基于HCD-DOS模型探索SiO_(x)钝化层沉积和N_(2)O等离子体处理对器件内部机理的影响.研究发现,N2O等离子体处理对态密度分布和沟道载流子浓度有显著影响,进而导致阈值电压正向漂移.

关键词：非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管态密度模型钝化层沉积等离子体处理背沟道刻蚀

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深度学习赋能波束管理：现状、挑战与机遇

中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年

作者：王昭诚马可清华大学电子工程系

随着载波频率的不断提高和大规模天线阵列的广泛部署，基于模拟移相器的波束赋形成为下一代无线通信的标志性技术之一。此时，波束管理被用于获取和维护基站和用户端具有最大接收功率的最优波束对，以保障可靠的无线通信服务。传统波束... 详细信息

随着载波频率的不断提高和大规模天线阵列的广泛部署，基于模拟移相器的波束赋形成为下一代无线通信的标志性技术之一。此时，波束管理被用于获取和维护基站和用户端具有最大接收功率的最优波束对，以保障可靠的无线通信服务。传统波束管理方法往往依赖于海量搜索。同时，传统数学模型无法全面的、准确刻画非线性的波束的内在关联和高维无线环境特征，因而难以取得令人满意的波束增益性能。近年来，得益于深度学习强大的自适应拟合能力，深度学习赋能波束管理得到了国内外广泛关注。本文总结了深度学习赋能波束管理的研究进展，并展望了未来的研究方向。首先，阐述了深度学习应用于波束管理的典型场景和潜在优势；随后，从空/时/频域切入，讨论当前深度学习赋能波束管理的主要研究路线和代表性工作；最后，面向更大规模的无线网络、更多元的波束管理功能和更鲁棒的深度学习模型，阐述未来的研究挑战与机遇。

关键词：深度学习波束管理空域时域频域

基于dVAE-BERT模型的阿尔茨海默症检测方法

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电子学报 2024年

作者：陈旭初蒲钰张卫强清华大学电子工程系

阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease,AD）是一种神经退行性疾病，患者会出现失语症、语言流畅性降低等症状.目前已经有研究者使用发音特征，流畅性、停顿等副语言学特征，或者从转录的文本中提取特征检测阿尔茨海默症.但是，传统声学... 详细信息

阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease,AD）是一种神经退行性疾病，患者会出现失语症、语言流畅性降低等症状.目前已经有研究者使用发音特征，流畅性、停顿等副语言学特征，或者从转录的文本中提取特征检测阿尔茨海默症.但是，传统声学特征检测方法难以获取语义信息，而将语音转录成文本又费时费力，并且由于老年人口音、患病等影响，转录质量下降明显.本文使用离散变分自编码器（discrete Variational Autoencoders,dVAE）将语音转换为伪音素序列后，利用BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)模型对伪音素序列的连接关系进行建模，提出一种dVAE-BERT模型，从而提取音频在语言维度的表征.该模型在ADReSSo(Alzheimer’s Dementia Recognition through Spontaneous Speech only)数据集上，模型的准确率为70.42%，比基线系统提高5.63%，其与Wav2vec2.0、HuBERT(Hidden-unit BERT)模型融合后，准确率分别为76.06%、71.83%.

关键词：阿尔茨海默症语音检测 dVAE BERT

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超小面积超低功耗9位模数转换器

南京邮电大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 13-19页

作者：马源王学诚张沕琳清华大学电子工程系北京100084

设计了一种40 nm CMOS技术下的9位差分逐次逼近式(SAR)模数转换器(ADC)。通过理论推导计算电容器失配误差和寄生效应的影响,结合MATLAB软件特点建立了快速蒙特卡洛仿真模型,模型可根据ADC各项关键参数约束,实现多结构性能比较算法。根... 详细信息

设计了一种40 nm CMOS技术下的9位差分逐次逼近式(SAR)模数转换器(ADC)。通过理论推导计算电容器失配误差和寄生效应的影响,结合MATLAB软件特点建立了快速蒙特卡洛仿真模型,模型可根据ADC各项关键参数约束,实现多结构性能比较算法。根据工艺参数和版图提取信息,将实际参数代回仿真模型进行快速验证,极大降低了架构调整带来的迭代成本。最终实现的ADC硅片面积仅为0.0043 mm^(2),在125 kS/s采样率下测得的功耗开销仅为360 nW,对于2.6 kHz的1.8 Vpp输入信号实现了8.4 bit的有效位数(ENoB)和68.8 dB的无杂散动态范围(SFDR)。

关键词：模数转换器逐次逼近式超低功耗生物传感系统

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基于语料语义的脑电反应一致性研究

南京信息工程大学学报 2024年

作者：宋奇蔚葛宁向涛清华大学电子工程系

通过测量语音相关的脑电信号变化来研究人脑对于标准语料的反应趋势。有16名被测者分别聆听了120条标准语音，每条8 s，语音之间有1～2 s的间隔且随机播放。提取被测者在聆听过程中的脑电信号，对1～40 Hz频段的脑电信号进行预处理并将... 详细信息

通过测量语音相关的脑电信号变化来研究人脑对于标准语料的反应趋势。有16名被测者分别聆听了120条标准语音，每条8 s，语音之间有1～2 s的间隔且随机播放。提取被测者在聆听过程中的脑电信号，对1～40 Hz频段的脑电信号进行预处理并将其与语音信号进行分析比对。结果显示，被测者听到相同标准语音时有相同的脑电反应趋势。通过相锁值方法对脑电信号和语音信号进行相位差分析，证明了脑电信号与语音质量之间的功能连接性，并且脑电信号区分语音质量的正确率达到99.62%。

关键词：脑电信号语音质量感知评估自然刺激

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基于差分控制方法的高精度时间调制模块

电波科学学报 2024年第2期39卷 244-252页

作者：赵宇轩李子恒高彦昌梁仙灵陈靖峰贺冲金荣洪上海交通大学电子工程系上海200240

为了满足时间调制模块的高精度幅度调控需求,本文提出差分控制方法来改进模块调制时序的产生方式。差分控制方法利用FPGA对输出方波信号的时延调节精度较高的特点,在保持方波占空比不变的情况下,通过改变两路方波控制信号的相位差,分别... 详细信息

为了满足时间调制模块的高精度幅度调控需求,本文提出差分控制方法来改进模块调制时序的产生方式。差分控制方法利用FPGA对输出方波信号的时延调节精度较高的特点,在保持方波占空比不变的情况下,通过改变两路方波控制信号的相位差,分别作用于串联关系的射频开关,从射频电路的角度使两开关导通时间相与,实现对模块导通时间的精准控制,从而对模块输出信号进行高精度幅度控制。基于该差分控制方法设计了验证模块,并进行了实物加工与测试,由于在模块设计中充分利用了不同射频开关在差分控制中的逻辑关系,因而在提高幅度调控精度的同时保持控制线数不变。实测结果表明,验证模块在工作频带内有着良好的各项性能。通过差分控制方法,在10 MHz调制频率下,模块能够实现步进0.25 dB、动态范围0~28.5 dB的幅度衰减控制,误差在±(0.1 dB+1%AS)以内。

关键词：时间调制模块差分控制方法幅度衰减 2比特结构双分流开关

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非晶铟镓锌氧薄膜晶体管反相器稳定性提升的电路设计

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液晶与显示 2024年第9期39卷 1182-1191页

作者：江舒张天昊魏晓敏李梁栋董承远上海交通大学电子工程系上海200240

薄膜晶体管(TFT)反相器的稳定性问题是影响其在玻璃上系统(SOG)显示技术等领域中实际应用的重要挑战。本文基于实验数据提取了非晶铟镓锌氧TFT器件仿真模型,拟合并得到了其阈值电压变化幅度(ΔVTH)与电压偏置时间的拉伸指数方程。在此... 详细信息

薄膜晶体管(TFT)反相器的稳定性问题是影响其在玻璃上系统(SOG)显示技术等领域中实际应用的重要挑战。本文基于实验数据提取了非晶铟镓锌氧TFT器件仿真模型,拟合并得到了其阈值电压变化幅度(ΔVTH)与电压偏置时间的拉伸指数方程。在此基础上,探究了传统伪CMOS反相器的电学稳定性随偏置时间的变化规律,并提出了一种改进的TFT反相器电路,对其进行管宽调节并设计了物理版图。改进型反相器通过延迟输出级下拉管的开启使输出高电平值接近电源电压,增加了18.47%。通过反馈缓解其阈值电压漂移所导致的等效电阻增大对输出级电流的影响,显著提高了其速度稳定性。在电压偏置时间为2.56×10^(7)s时,其上升时间的变化率只有4.09%,远低于传统伪CMOS反相器的296.11%。

关键词：反相器薄膜晶体管稳定性非晶铟镓锌氧玻璃上系统

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异质集成激光器的发展与应用（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第19期 61-76页

作者：李政刘明非向超香港大学电机电子工程系

光子集成电路在互联、传感和计算领域发挥着越来越重要的作用。异质集成激光器可提升光子集成电路的集成度、便携性和可扩展性，有助于其实现更加复杂的高级功能，并实现低成本晶圆级的大规模制备。由于异质集成激光器展现出的成本和性... 详细信息

光子集成电路在互联、传感和计算领域发挥着越来越重要的作用。异质集成激光器可提升光子集成电路的集成度、便携性和可扩展性，有助于其实现更加复杂的高级功能，并实现低成本晶圆级的大规模制备。由于异质集成激光器展现出的成本和性能优势，近年来在窄线宽激光器、可调谐激光器、梳状激光器等领域都得到了快速发展，并在数据中心互联、传感、微波生成等应用领域发挥作用。本文首先对比了不同集成激光器的方案，随后回顾了异质集成激光器的发展历程，并总结了异质集成激光器广泛的应用场景，包括数据中心互联、传感、微波信号生成和光电集成，最后对异质集成激光器进行了总结与展望。异质集成激光器将凭借自身优势进一步释放光子集成电路的潜力，突破光子集成电路的功耗、成本和速率瓶颈。

关键词：光子集成电路异质集成半导体激光器数据中心互联