專題:面向6G海量接入的智能通信技術(shù)

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隨著5G大規(guī)模投入商用,世界正在向下一代移動(dòng)通信技術(shù)(6G)時(shí)代邁進(jìn)。而隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,在6G時(shí)代,設(shè)備連接數(shù)也將大幅增多。根據(jù)《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》,6G將充分利用低中高全頻譜資源,實(shí)現(xiàn)空天地一體化的全球無縫覆蓋,隨時(shí)隨地滿足安全可靠的“人-機(jī)-物”無線連接需求。6G網(wǎng)絡(luò)將具有巨大規(guī)模、提供極致網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)和支持多樣化場(chǎng)景接入,實(shí)現(xiàn)面向全場(chǎng)景的泛在網(wǎng)絡(luò)。因此,6G移動(dòng)通信將需要更加智能化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案和應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男滦徒尤爰夹g(shù),推進(jìn)現(xiàn)有無線通信技術(shù)向海量接入的智能無線通信的轉(zhuǎn)變。

無線通信技術(shù)向海量接入的智能無線通信的轉(zhuǎn)變不僅可以滿足未來6G網(wǎng)絡(luò)海量接入的需求,而且可以更好地解決信息處理、功耗損耗和信息安全等問題。為集中展現(xiàn)面向6G海量接入的智能通信技術(shù)的最新研究成果,《無線電工程》第3期推出“面向6G海量接入的智能通信技術(shù)”專題。專題采用公開征稿的方式組織稿件,在所有通過專家評(píng)審的稿件中,最終確定錄用稿件8篇。專題主要展示了聯(lián)合任務(wù)卸載與緩存算法、群智感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)新鮮度、可見光通信多用戶預(yù)編碼、SIMO中繼網(wǎng)絡(luò)物理層安全、RIS輔助波束空間MIMO系統(tǒng)信道估計(jì)、基于智能反射表面的單站智能定位算法、多無人機(jī)輔助NOMA網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合無線資源分配算法、RIS輔助的CR-NOMA-V2X系統(tǒng)物理層安全以及環(huán)境反向散射輔助NOMA網(wǎng)絡(luò)的隱蔽性能等研究成果。

在聯(lián)合任務(wù)卸載與緩存算法方面收錄1篇論文。周天清等聯(lián)合考慮頻譜、計(jì)算與緩存資源分配,提出了最小化移動(dòng)終端(Mobile Terminal,MT)平均時(shí)延的問題,開發(fā)了基于粒子群優(yōu)化(Particle Swarm Optimization,PSO)的MT關(guān)聯(lián)與資源分配(PSO-based MT Association and Resource Allocation,PMARA)算法。仿真結(jié)果表明,在相同資源分配方式下,同其他現(xiàn)有算法相比,所設(shè)計(jì)的算法可以獲得更低的MT時(shí)延。

在群智感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)新鮮度方面收錄1篇論文。楊曜旗等提出了一種基于高斯差分隱私的傳感數(shù)據(jù)內(nèi)容保護(hù)模型,突破了傳感數(shù)據(jù)時(shí)效性分析與隱私安全提升研究相互獨(dú)立的現(xiàn)狀,為面向隱私保護(hù)的群智感知系統(tǒng)時(shí)效性性能評(píng)估及優(yōu)化提供理論支撐。通過不同環(huán)境參數(shù)設(shè)置下的仿真實(shí)驗(yàn),所提方案的正確性與有效性得到了驗(yàn)證。

在可見光通信多用戶預(yù)編碼方面收錄1篇論文。劉曉葉考慮了強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)的可見光信道模型,提出了系統(tǒng)可達(dá)和速率最大化的塊對(duì)角化(Block Diagonalization,BD)多用戶預(yù)編碼算法,進(jìn)一步基于子空間追蹤對(duì)預(yù)編碼矩陣進(jìn)行了迭代優(yōu)化,并進(jìn)行了實(shí)測(cè)和示范應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)和速率與基礎(chǔ)算法相比有明顯提升。

在單輸入多輸出(Single Input Multiple Output,SIMO)中繼網(wǎng)絡(luò)物理層安全方面收錄1篇論文。賈盼盼等針對(duì)SIMO可以提高系統(tǒng)傳輸速度和信道容量以及中繼網(wǎng)絡(luò)能夠擴(kuò)充傳輸范圍和提升系統(tǒng)可靠性的特點(diǎn),研究了瑞利衰落信道模型下SIMO中繼系統(tǒng)的物理層安全性能。用蒙特卡洛仿真驗(yàn)證了推導(dǎo)的理論公式的正確性。

在可重構(gòu)智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)輔助波束空間多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)信道估計(jì)方面收錄1篇論文。郭歆瑩等針對(duì)RIS輔助波束空間MIMO系統(tǒng)信道狀態(tài)信息獲取難度大的問題,提出了一種基于張量的迭代信道估計(jì)算法。構(gòu)建了基站接收導(dǎo)頻信號(hào)的三階張量模型,采用并行因子(Parallel Factor,PARAFAC)分解和交替最小二乘算法對(duì)該系統(tǒng)中的信道進(jìn)行估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法利用PARAFAC特定代數(shù)結(jié)構(gòu)獲得了良好的信道估計(jì)性能。

在基于智能反射表面的單站智能定位算法方面收錄1篇論文。謝文武等研究了RIS輔助的多輸入單輸出無線定位系統(tǒng),針對(duì)RIS輔助三維定位場(chǎng)景,提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的RIS輔助定位算法模型。該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中取得了顯著的成果,并證實(shí)了RIS反射單元數(shù)量對(duì)定位精度的重要影響。

在多無人機(jī)輔助NOMA網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合無線資源分配算法方面收錄1篇論文。邵鴻翔等提出了一種多無人機(jī)輔助下行NOMA網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合定位、用戶調(diào)度、用戶配對(duì)和功率分配優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明,該算法優(yōu)于現(xiàn)有方案,顯著提高了網(wǎng)絡(luò)效用,并探討了信道信息誤差對(duì)性能的影響。

在環(huán)境反向散射輔助NOMA網(wǎng)絡(luò)的隱蔽性能方面收錄1篇論文。杜劉通等提出了AmBC輔助非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系統(tǒng)的隱蔽通信傳輸方案,提出了在滿足隱蔽性和可靠性約束條件下最大化有效隱蔽率(Effective Covert Rate,ECR)的功率分配系數(shù)方案。仿真結(jié)果表明,通過優(yōu)化功率分配系數(shù),系統(tǒng)最大ECR存在并隨發(fā)射功率的增大逐漸趨于定值。

綜上所述,專題收錄的8篇論文,分別針對(duì)特定的研究問題,從多個(gè)視角,一定程度上展示了當(dāng)前面向6G海量接入的智能通信技術(shù)的進(jìn)展,得到了有意義的研究結(jié)論,能夠給他人提供較好的參考。當(dāng)然,這些論文也不能窮盡智能通信技術(shù)各方面的進(jìn)展,希望通過這些論文的刊出,讓更多的專家學(xué)者和研究人員關(guān)注該領(lǐng)域的發(fā)展,從而促進(jìn)產(chǎn)生更多的研究成果。

最后,感謝參與稿件評(píng)審的各位專家學(xué)者的辛勤工作,衷心希望專題的出版能夠?qū)γ嫦?G海量接入的智能通信技術(shù)的研究起到有益作用。