想象一下，在這樣一個世界里，一個高度智能的無線系統(tǒng)可以監(jiān)測環(huán)境和對抗污染，可以派出車隊運送幾個人，還可以幫助尋找失蹤的幼兒，因為它可以識別任何地方的任何人。第六代無線(6G)即將到來，美國南伊利諾伊大學(xué)(SIU)卡本代爾分校的研究人員正在研究使其發(fā)揮作用的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

SIU電氣、計算機和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副教授 Gayan Aruma Baduge 正在領(lǐng)導(dǎo)一個國際研究團隊致力于此項研究。該團隊獲得了113萬美元的資助。團隊成員包括美國的SIU和維拉諾瓦大學(xué)，以及芬蘭的阿爾托大學(xué)。

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

“這是一個獨特的研究伙伴關(guān)系，連接了歐盟和美國，重點是推進人工智能和綜合傳感和通信領(lǐng)域的發(fā)展。”Baduge說。

除了目前使用的語音和數(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)域成像和自動駕駛汽車的操作，包括“列隊行駛”，即將多輛車作為一個單元一起操作。

AI驅(qū)動的6G解決方案

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

Baduge的工作重點是開發(fā)該技術(shù)的理論基礎(chǔ)，設(shè)計能夠?qū)⒁苿油ㄐ藕铜h(huán)境成像和傳感集成到未來系統(tǒng)中的無線系統(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無線系統(tǒng)可用于環(huán)境監(jiān)測、車輛網(wǎng)絡(luò)和遙感，”Baduge說，“它還將促進智慧城市的創(chuàng)建，同時改善工業(yè)、制造業(yè)和農(nóng)業(yè)?！?/p>

要使6G成為它所承諾的一切，一個關(guān)鍵是利用現(xiàn)有無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，將兩個系統(tǒng)更正式地組合成一個硬件平臺。這樣的系統(tǒng)將更有能力處理來自各種傳感器的信號，同時還能處理常見的手機和數(shù)據(jù)傳輸。

蜂窩通信和雷達傳感系統(tǒng)的整合

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

目前最先進的5G無線通信系統(tǒng)主要針對移動蜂窩通信進行了設(shè)計和優(yōu)化。然而，對更高數(shù)據(jù)速率和連接無線設(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線電頻段是一種極其稀缺和昂貴的資源，”Baduge說，“將通信和傳感任務(wù)整合到同一個硬件平臺中可以大大提高效率?！边@種設(shè)計也更具有成本效益，因為昂貴的射頻設(shè)備可以重復(fù)用于通信和傳感目的。

集成面臨的挑戰(zhàn)

集成兩個為不同事物設(shè)計的系統(tǒng)極具挑戰(zhàn)性，因為數(shù)據(jù)通信和雷達傳感任務(wù)具有相互競爭的設(shè)計目標。

“正因為如此，我們建議使用通信和信息理論、估計和檢測以及數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能等一系列工具來克服設(shè)計挑戰(zhàn)?！?Baduge說。

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