基于可重构智能表面的6G通信技术

可重构智能表面技术是面向下一代6G无线通信网络的关键技术之一。通过在天线阵列上集成大量无源反射超材料的天线元件,可重构智能表面能动态调整入射信号相位,重构信号的传播环境,实现人工可控的无线电磁环境。然而,可重构智能表面的引入也使无线通信系统的设计变得复杂,传统技术面临诸多新挑战。针对可重构智能表面的特性与6G新应用场景,需要创新设计新的传输技术,充分发挥可重构智能表面的优势。本文基于可重构智能表面6G通信技术,首先对其基本技术原理与常见应用场景展开介绍。接着,从信道建模与信道估计、混合波束赋形,以及与基于人工智能的融合设计三个方面阐述技术的研究现状,探讨了当前面临的技术瓶颈。最后,对该技术的未来发展进行了展望。     

5G低功耗通感融合半实物验证系统的设计与开发

随着5G的快速商用，世界范围内也已经逐步开展了面向5G-Advanced/6G的关键技术和潜在应用研究。在以往无线通信系统研究中，软件仿真对评估关键技术和系统性能具有重要作用，但软件仿真无法体现真实无线环境对系统的影响。相比软件仿真，基于软件定义无线电技术的半实物平台可以工作在实际无线环境，评估真实信道条件下无线通信系统性能。主要研究了基于5G半实物平台的低功耗通感融合系统的设计与开发。5G半实物平台包含基于第三代合作伙伴计划（3GPP）标准开发的5G半实物基站和5G半实物终端，基站和终端之间通过空口实现数据传输。通过结合5G信号和反向散射通信设计低功耗感知系统，实现人员检测功能，为后续5G-Advanced/6G的实际应用提供了初步验证。     

基于6G网络的通信感知一体化

6G实现智能化需要感知技术从环境中获取并利用信息。通过感知提供的环境知识获取信道重建信息,有助于提升通信效率,6G有望在系统中集成通信与感知。但是,通信感知一体化在实际应用中仍存在关键挑战,如空口设计、联合波形优化、硬件失真及共享等。对通信感知一体化无线网络使能的多节点感知场景下的环境重建进行研究,提出了基于散射群组假设的多站多态感知架构。并引入散射群跟踪方案,以重构通信信道的参数及状态。最后通过实测数据验证了分米级感知精度和度级信道重构。     

智能可控电磁表面信道建模

通过部署智能电磁表面来实现无线传播环境的智能重构是目前6G研究的一个关键,其信道建模是后续进行智能电磁表面规划部署、覆盖/容量及其他网络性能分析的基础.在基于地图(map-based)混合信道模型基础上,基于射线追踪及可控智能电磁表面反射模型给出了一种适用于智能电磁表面部署在复杂实际场景中的信道建模方法.该方法通过把电...     

面向6G的通感空口融合无线电接入网方案

通信感知一体化技术已经成为6G的重要研究方向之一。针对6G通信与感知在空口层面进行融合的必要性分析,指出通感空口融合不仅可以提升6G系统服务能力,还可以有效提升无线频谱的利用率。提出一种面向6G的通感空口融合无线电接入网方案,包括无线电接入网整体框架、无线感知与通信信号复用方式、一体化信道/信号设计等,为进一步开展研究提供参考。对通感空口融合所面临的挑战进行分析,并指出通感空口融合将对6G空口协议栈设计造成重要影响,需重点研究。     

变电站内5G终端通信信道建模与分析

以巡检机器人为代表的终端设备在变电站中应用广泛,第五代移动通信(5G)技术发展迅速,未来5G可移动终端在变电站的应用将会越来越多。通信系统的性能与无线信道息息相关,因此研究变电站中可移动终端的5G通信信道特性至关重要。文章针对变电站三维(3D)散射环境下5G可移动终端的通信信道的特性问题,基于多输入多输出技术,提出采用几何分析法建立3D信道模型,并推导出了信道的时间自相关函数、空间互相关函数。基于5G频段,仿真并分析了无线信道的自相关和互相关特性;研究了不同大小的莱斯因子对无线信道特性的影响。上述仿真结果表明了5G终端在变电站的可用性,拓宽了变电站场景下可移动终端运用5G通信技术的研究。     

6G通感融合网络中的物理层安全：机遇与挑战

第六代无线通信（6G）网络对通信速率与感知精度均提出更高要求，通信感知融合技术引起了广泛关注。一方面，感知波形的强指向性使得通信感知融合系统的信息传输面临严峻的安全挑战，另一方面，系统的感知能力也为利用物理层安全技术提升系统安全性提供了新的契机。为了研究面向6G的通感融合网络中的物理层安全问题，首先对通感融合网络中潜在的窃听模型进行总结，随后探索了利用感知能力获取窃听方信道信息的可行性，展示了物理层安全技术在6G通感融合网络中的应用实例，例如感知辅助干扰、协作干扰等，最后讨论了新兴技术在物理层安全辅助的通感融合网络中的潜在应用方向。     

基于簇的块稀疏压缩感知的60GHz信道估计

基于压缩感知设计适用于60 GHz毫米波通信系统的信道估计方案,深入研究了正交匹配追踪(OMP)算法和正则正交匹配追踪(Regularized OMP)算法的60 GHz信道估计性能;在此基础上,充分发掘60 GHz无线多径信道所呈现出的分簇特性,提出一种新颖的基于簇分级的稀疏压缩感知重构算法。新算法在有效减少重构迭代次数的前提下,亦能显著降低信道估计误差。综合对比分析了基于簇分块稀疏压缩感知重构算法和现有压缩感知算法在60 GHz信道估计应用中的重构性能,仿真结果表明,压缩感知算法可有效应用于60 GHz系统信道估计,而新设计的基于簇分级的稀疏压缩感知算法则在估计精度和实现复杂度方面具更优越性能。     

LSI扩展Axxia无线产业环境加快4G网络实施

2012年2月29日,LSI公司宣布为其Axxia无线平台提供更强有力的产业环境支持,以帮助无线设备制造商加快产品上市进程,降低软件投资。LSI及其不断扩大的产业环境合作伙伴群体可提供面向4G无线基站的硬件和软件     

基于CSI反馈的语义图像传输

语义通信通过构建传输背景知识库、感知传输内容，大大节省传输带宽，提升传输质量。该方面的研究逐步与无线通信物理层融合，从而构建完整的语义传输系统，但现存的端到端语义编码设计无法感知不断变化的无线信道。提出了基于信道状态信息反馈的图像语义分割编码（SS-CSI）方案，根据不同子信道上的信噪比（SNR）对传输的关键特征信息进行分割和编码，并根据实际分类任务需求保护相关语义特征。仿真测试表明，SS-CSI根据实际信道环境，在低SNR下大幅提升了物体传输质量和分类性能，在高信噪比上则进一步传输更多背景信息，提升了整体的图像均方误差性能。     

面向6G的天地一体无线网络技术研究

天地一体网络将为地面网络无法部署或建网维护成本高的区域填补覆盖空洞，实现面向偏远地区、荒漠、海洋、航空等陆海空全域立体空间的泛在连接和提供面向个人、企业及政府的泛在场景新服务。针对天地一体面临的网络拓扑高速动态变化、星地信道环境差异巨大、星地网络组网复杂度高、星上网元平台能力受限等复杂挑战，提出了面向6G的天地一体的一种兼容透明转发与再生模式的智能协作无线组网架构，以及基于该架构的空口、资源管理调度等系列技术，通过内生的一体架构、统一空口和统一资源调度实现天地两张网的高性价比设计，为后续6G天地一体的技术攻关及标准制定提供参考。     

一种基于生成对抗网络的电波传播数据增强方法

电波传播模型是频谱管理、通信领域的关键研究内容。能否精准刻画电波传播模型，将直接影响传播损耗计算、频谱态势生成等实际效果。模型研究需电磁环境感知数据支撑，而现有电磁环境感知数据稀缺，采集困难，且往往只关注场强等表征信道特性的要素，因此研究了一种基于生成对抗网络的电波传播数据增强方法。该方法由经纬度获取测量点高程信息和卫星图像，并联合经纬度基于条件生成对抗网络对卫星图像增强，获得包含信道特性和地形变化的联合数据集。结果表明，在相同电波传播预测模型下，采用该方法生成的数据集预测精度提高2.7%，使得传播模型构建具备了更多的数据支撑。     

基于散射特性的太赫兹信道建模

太赫兹(Terahertz, THz)通信是6G的关键技术之一。由于太赫兹技术具有大带宽和超高速率的特点,越来越受到关注。为支持太赫兹无线通信设备的性能评估,建立能够表征信道特性的无线信道模型至关重要。提出了一种基于散射特性的太赫兹信道模型,在室内场景中使用该信道模型生成信道系数和功率时延谱。分析结果表明,提出的信道模型能较好地表征太赫兹散射特性,能够支持太赫兹通信系统的设计与评估。     

MIMO信道模型分析﹡

无线信道作为移动通信传输媒介,所有信息包含其中.要想充分利用频谱资源并且使传输信息的质量和容量最大化,信道特性应被清楚了解.同时,研究移动通信4G技术在复杂的无线传播环境中性能,离不开MIMO信道模型,因此对MIMO信道模型的分析十分必要.简要介绍了MIMO信道模型分类,并着重研究了基于几何分布统计信道模型的基础模型—SCM信道模型.最后对多普勒、时延扩展以及角度扩展仿真分析,验证了SCM信道建模的正确性.     

面向机器识别-人类感知的联合振动触觉编码

为了精确地传输信号内容含义，实现智能识别与信号重建，针对振动触觉信号，提出了一种面向机器识别-人类感知的联合编码方案。在编码端，将三维振动信号转化为一维信号，采用短时傅里叶变换提取信号的语义信息，并实现语义信息高效压缩与表征。在解码端，基于语义信息采用全卷积神经网络实现触觉的智能识别；同时，将原始信号与基于语义信息的重构信号的残差值作为语义信息的补偿，逐步提高重构信号的质量，满足人类感知需求。实验结果表明，所提方案用较低比特率的语义信息实现触觉识别，同时在满足人类感知需求情况下，触觉数据的压缩效率有所提高。     

超大规模智能反射面辅助的近场移动通信研究

超大规模智能反射面(Extremely Large-scale Intelligent Reflecting Surface, XL-IRS)是未来6G通信系统的一个关键备选技术,其可以通过调节信号的反射来实现无线传播环境的智能可重构,从而大幅提升未来通信系统的性能。不同于现有研究工作主要关注于远场通信的小规模IRS,考虑建模更加准确的XL-IRS辅助近场通信场景。指出XL-IRS辅助通信系统中考虑近场信道模型的重要性,介绍XL-IRS系统中的近场信道建模,指出近场信道模型下的通信性能极限。从基站波束对准、XL-IRS波束训练以及波束跟踪三方面详细阐述XL-IRS辅助通信的波束管理设计方法,针对XL-IRS辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communicatioin, ISAC)的场景,详尽讨论其在近场通信的关键设计难题以及有前景的解决办法。     

基于预测的差分信号压缩感知算法

基于压缩感知的频谱感知方法可以较低的采样速率快速获取信号,并利用获得的稀疏数据样本来判断信道的占用情况。然而,压缩感知技术中信号重构算法的复杂度很高,难以满足无线通信中的实时性要求。本文提出一种基于预测的差分信号压缩感知算法,该算法利用信道占用时间上的相关性,建立了一种信道占用情况的预测模型,依此模型预测出信道占用的变化情况;基于预测结果,在重构信号时可减少频点的搜索范围,两次降低重构算法的运算量。仿真结果表明,在保证感知性能的前提下,新算法可大幅降低迭代次数,减少算法复杂度。      

LSI扩展Axxia无线产业环境，加快4G网络实施

LSI公司日前宣布为自己的Axxia无线平台提供更强有力的产业环境支持,以帮助无线设备制造商加快产品上市进程,降低软件投资。LSI及其不断扩大的产业环境合作伙伴群体可提供面向4G无线基站的硬件和软件解决方案,用于帮助网络设备制造商和服务提供商应对移动带宽的高速增长。     

5G城市轨道交通场景分类及信道建模

城市轨道交通是现代化交通基础设施的重要组成部分,5G作为新一代移动通信技术,可提供高速率、低时延的无线数据传输,有助于提升城市轨道交通的运行效率和服务质量。由于城市轨道交通场景的复杂性,需要针对性的通信场景分类、信道特性分析和精准的信道模型为城市轨道交通5G通信系统的设计提供理论支撑。基于此,提出了5G城市轨道交通电波传播场景的分类,以支撑典型场景下的信道测试与建模工作,同时阐述了城市轨道交通场景信道测量和建模的现状,并分析了当前面临的主要挑战。结合5G通信智能化特点,讨论了人工智能在信道特征提取和信道建模方面的应用前景与可行思路,并深入分析了基于可重构智能面和无人飞行器辅助的5G城市轨道交通信道建模研究现状和发展前景。最后,阐述了毫米波频段下5G城市轨道交通信道建模的研究。     

基于无源可重构智能超表面的室内无线信号覆盖增强

可重构智能超表面（RIS）是一种新型人工电磁材料,可灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、极化、传播方向、波形等特性。在无线通信领域,可利用RIS重构无线通信信道,实现无线信号的盲区覆盖,提高通信质量。首先,概述了RIS技术的发展和研究现状,分析了RIS的关键技术和应用场景。然后,提出了一种新型无源RIS,通过无源编码和拼接原理实现了RIS口径可重构和波束可重构特性,具有低成本、低功耗、低复杂度的优点。最后,在实际室内环境下进行了基于无源RIS的室内无线信号盲区覆盖增强实验。通过仿真与实测对比,证明了无源可拼接超表面在无线通信补盲场景应用中的有效性。此外,针对5G/6G毫米波通信,设计了双层十字交叉振子无源RIS,应用到室内典型的L形走廊场景,验证了无源RIS对室内无线信号覆盖的增强效果。