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台灣學研團隊開發特殊的高靈敏度4D感測技術,有效提升與6G通訊的整合效能,團隊表示,未來預計可廣泛應用於醫聯網等領域,包含針對呼吸、心跳頻率等隔空生理感測,以及透過Wi-Fi感測人體跌倒,經AI模型運算,進行成像姿態變化分析等,再由Wi-Fi發出急救警報。
國科會推動「下世代通訊系統關鍵技術研發專案」,由國立中山大學電機系講座教授洪子聖、國立清華大學電資學院院長徐碩鴻、國立陽明交通大學電機系教授蔡作敏,及國研院台灣半導體研究中心組長張大強領軍的研究團隊,借助中山大學6G通訊與感測研究中心提供的先進設施,成功研發多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)4D感測技術,並於今天舉行成果記者會。
6G通訊系統將在現有5G的FR1頻段(6 GHz以下)與FR2頻段(24-52 GHz,俗稱毫米波)基礎上,新增FR3頻段(7-24 GHz,稱為中高頻)及太赫茲頻段(100 GHz以上)。
研究團隊表示,在通訊感測整合中,較高的操作頻段不僅能提升通訊吞吐量,還能顯著提高感測解析度,不過,太赫茲頻段晶片普遍面臨低效率與高功耗的挑戰。
團隊運用半導體異質整合技術,結合互補式金屬氧化物半導體(CMOS)、第三代半導體氮化鎵(GaN)及玻璃基板積體被動元件(IPD),並透過覆晶系統封裝製程,成功設計出6G太赫茲頻段的MIMO收發機晶片,解決低效率、高功耗問題。
研究團隊指出,在6G通訊與4D感測整合的應用中,智慧交通與健康照護是最受關注的2大場景,即透過通訊基礎設施,實現精確、即時的自駕車導航與人體活動感測,團隊也導入特殊的「自我注入鎖定」機制,以大幅提升感測靈敏度。
所謂自我注入鎖定(Self-Injection Locked)技術,根據財團法人生技醫療科技政策研究中心介紹,可突破傳統雷達偵測靈敏度的極限,能在低微波頻段就具備足夠的靈敏度,以偵測到生理訊號。
研究團隊表示,在健康照護情境中,除展示如何追蹤多人位置、姿態與動作,且可辨識每個人的胸部區域,進行呼吸、心跳頻率等隔空生理感測;目前團隊正與廠商洽談合作,開發非接觸式病人監視器、自駕車4D成像雷達、車內孩童遺留偵測器、駕駛疲勞感測器及居家老人跌倒警報器等產品。
團隊進一步舉例,未來應用上,家中Wi-Fi發射訊號,如果碰到人體,可經由偵測其回波,來判斷人體的動作,並經過AI判斷就可以知道是否發生跌倒,Wi-Fi也具有通訊功能,可以立即發送急救警報。
針對是否可能誤判生理感測,團隊說明,感測數據仍須經由AI辨識以及模型運算,未來只要數據量足夠大,得以進行大量訓練,感測結果判斷的準確性,基本上是可以精準到醫療等級用途。
團隊並表示,團隊的自我注入鎖定機制是中國沒有的技術,因此中國通訊感測系統如果要很精準測到微弱呼吸、心跳,「以他們現有的雷達技術,沒有辦法完成」,且目前全世界都會遇到相關限制,也就是說,這是台灣優勢所在,更是目前團隊專利布局的重點。
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