7月2日，重慶大學黃文彬教授聯合北卡羅來納州立大學Fuh-Gwo Yuan教授在自然指數期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.0）上發表了題為“Conformal Signal Processing  surface-Enabled Lamb Wave Synchronous Directional Multiple Access Edge Communication”的研究成果。黃文彬與Fuh-Gwo Yuan為共同通訊作者,重慶大學博士生徐云飛為論文第一作者，重慶大學青年教師丁曉喜和碩士生張學騫為共同作者。

在深海、太空、危化品存儲等密閉金屬環境中，傳統有線通信會破壞結構完整性，而無線電磁波則被金屬屏蔽失效。Lamb波通信利用結構自身傳導信號，成為理想替代方案，但長期受限于單用戶、非實時傳輸。最新研究通過優化解碼算法和邊緣計算協同，有望解決多用戶實時通信難題，推動智能工業系統發展。

針對上述挑戰，研究團隊首創性地提出了一種共形信號處理超表面賦能蘭姆波同步定向多址邊緣通信方案。Lamb波共形信號處理超表面將信號濾波與放大功能直接集成到物理信道中，通過在接收用戶前布置特定的超表面，構建了一個“物理信號處理器”，能夠精準允許特定用戶的頻率信號通過并將其放大，同時高效抑制用戶間干擾，即特定頻率Lamb波定向傳輸。這一設計巧妙地達成了頻分復用和空分復用的雙重效果，實現了近零算法解調，極大降低了對邊緣端計算資源的依賴。

研究團隊開發了一套雙用戶同步通信系統原型，并成功將兩幅不同的50×50像素彩色圖像實時獨立地無線傳輸至不同位置的兩個用戶。實驗結果表明，與傳統的數字信號處理方法相比，共型信號處理超表面方案優勢顯著：信噪比達到20.9dB，相比傳統的數字濾波和互相關算法分別提升了74.2%和36.6%，實現了零誤碼率的完美通信；同時，計算資源消耗最高減少92.0%，動態功耗最高減少66.7%，而解調速率則最高提升了19倍，達到72.5kbps，真正實現了邊緣設備上的實時解碼。

該研究成果首次利用超表面賦能物理層信號處理，成功實現了邊緣實時的Lamb波多用戶通信。這為未來智能工業系統中極具挑戰性的信息交互難題，提供了一種可靠、低成本、低功耗的無線通信解決方案，對于推動水下探測、空間探索等領域的智能化發展具有重要意義。

該研究工作獲得了國家自然科學基金重點項目52035002、面上項目52375081的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202503551

來源：機械與運載工程學院

作者：黃文彬 徐云飛