想象一下，在這樣一個(gè)世界里，一個(gè)高度智能的無(wú)線系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)環(huán)境和對(duì)抗污染，可以派出車隊(duì)運(yùn)送幾個(gè)人，還可以幫助尋找失蹤的幼兒，因?yàn)樗梢宰R(shí)別任何地方的任何人。第六代無(wú)線(6G)即將到來(lái)，美國(guó)南伊利諾伊大學(xué)(SIU)卡本代爾分校的研究人員正在研究使其發(fā)揮作用的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

SIU電氣、計(jì)算機(jī)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副教授 Gayan Aruma Baduge 正在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)致力于此項(xiàng)研究。該團(tuán)隊(duì)獲得了113萬(wàn)美元的資助。團(tuán)隊(duì)成員包括美國(guó)的SIU和維拉諾瓦大學(xué)，以及芬蘭的阿爾托大學(xué)。

這個(gè)為期三年的項(xiàng)目旨在研究用于6G技術(shù)的人工智能輔助的數(shù)據(jù)通信和雷達(dá)傳感系統(tǒng)集成。

“這是一個(gè)獨(dú)特的研究伙伴關(guān)系，連接了歐盟和美國(guó)，重點(diǎn)是推進(jìn)人工智能和綜合傳感和通信領(lǐng)域的發(fā)展?！盉aduge說(shuō)。

除了目前使用的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)外，6G技術(shù)還有望包括傳感功能，如高精度的位置跟蹤和地圖繪制、區(qū)域成像和自動(dòng)駕駛汽車的操作，包括“列隊(duì)行駛”，即將多輛車作為一個(gè)單元一起操作。

AI驅(qū)動(dòng)的6G解決方案

在先進(jìn)的人工智能的推動(dòng)和控制下，該技術(shù)還將能夠執(zhí)行與監(jiān)視相關(guān)的新功能，包括檢測(cè)人類可能表現(xiàn)出的手勢(shì)或活動(dòng)類型，以及識(shí)別做出這些手勢(shì)或活動(dòng)的人。系統(tǒng)中的這種能力旨在提取、分類和預(yù)測(cè)人體的典型運(yùn)動(dòng)，例如站立、坐著、行走、跳躍、微笑或哭泣。

Baduge的工作重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)該技術(shù)的理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)能夠?qū)⒁苿?dòng)通信和環(huán)境成像和傳感集成到未來(lái)系統(tǒng)中的無(wú)線系統(tǒng)。系統(tǒng)的整合將提高效率和功能。

“具有集成傳感和通信功能的6G無(wú)線系統(tǒng)可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、車輛網(wǎng)絡(luò)和遙感，”Baduge說(shuō)，“它還將促進(jìn)智慧城市的創(chuàng)建，同時(shí)改善工業(yè)、制造業(yè)和農(nóng)業(yè)?！?/p>

要使6G成為它所承諾的一切，一個(gè)關(guān)鍵是利用現(xiàn)有無(wú)線電傳感和通信系統(tǒng)之間的相似性。這些系統(tǒng)已經(jīng)或正在共享頻譜、硬件架構(gòu)和信息處理管道。

Baduge希望設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)，使用由AI控制的統(tǒng)一波形和傳輸策略，將兩個(gè)系統(tǒng)更正式地組合成一個(gè)硬件平臺(tái)。這樣的系統(tǒng)將更有能力處理來(lái)自各種傳感器的信號(hào)，同時(shí)還能處理常見(jiàn)的手機(jī)和數(shù)據(jù)傳輸。

蜂窩通信和雷達(dá)傳感系統(tǒng)的整合

從歷史上看，用于蜂窩通信和雷達(dá)傳感的無(wú)線電系統(tǒng)是獨(dú)立設(shè)計(jì)和操作的。這些系統(tǒng)使用不同的波形、不重疊的無(wú)線電頻段和獨(dú)立的硬件平臺(tái)。

目前最先進(jìn)的5G無(wú)線通信系統(tǒng)主要針對(duì)移動(dòng)蜂窩通信進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。然而，對(duì)更高數(shù)據(jù)速率和連接無(wú)線設(shè)備數(shù)量的需求正在增加，為了滿足這一需求促使工程師們使用在更高頻率下工作的大型天線陣列。

“用于通信和傳感目的的電磁頻譜或無(wú)線電頻段是一種極其稀缺和昂貴的資源，”Baduge說(shuō)，“將通信和傳感任務(wù)整合到同一個(gè)硬件平臺(tái)中可以大大提高效率?！边@種設(shè)計(jì)也更具有成本效益，因?yàn)榘嘿F的射頻設(shè)備可以重復(fù)用于通信和傳感目的。

集成面臨的挑戰(zhàn)

集成兩個(gè)為不同事物設(shè)計(jì)的系統(tǒng)極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)閿?shù)據(jù)通信和雷達(dá)傳感任務(wù)具有相互競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

“正因?yàn)槿绱?，我們建議使用通信和信息理論、估計(jì)和檢測(cè)以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能等一系列工具來(lái)克服設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。” Baduge說(shuō)。

Baduge希望這項(xiàng)研究將有助于將無(wú)線電傳感功能集成到6G技術(shù)中，包括蜂窩通信系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)保持低成本并節(jié)省頻譜和計(jì)算能力。