将AI整合到新兴的6G无线技术中

想象一下，在这样一个世界里，一个高度智能的无线系统可以监测环境和对抗污染，可以派出车队运送几个人，还可以帮助寻找失踪的幼儿，因为它可以识别任何地方的任何人。第六代无线(6G)即将到来，美国南伊利诺伊大学(SIU)卡本代尔分校的研究人员正在研究使其发挥作用的各个关键环节。

SIU电气、计算机和生物医学工程学院副教授 Gayan Aruma Baduge 正在领导一个国际研究团队致力于此项研究。该团队获得了113万美元的资助。团队成员包括美国的SIU和维拉诺瓦大学，以及芬兰的阿尔托大学。

这个为期三年的项目旨在研究用于6G技术的人工智能辅助的数据通信和雷达传感系统集成。

“这是一个独特的研究伙伴关系，连接了欧盟和美国，重点是推进人工智能和综合传感和通信领域的发展。”Baduge说。

除了目前使用的语音和数据通信服务外，6G技术还有望包括传感功能，如高精度的位置跟踪和地图绘制、区域成像和自动驾驶汽车的操作，包括“列队行驶”，即将多辆车作为一个单元一起操作。

AI驱动的6G解决方案

在先进的人工智能的推动和控制下，该技术还将能够执行与监视相关的新功能，包括检测人类可能表现出的手势或活动类型，以及识别做出这些手势或活动的人。系统中的这种能力旨在提取、分类和预测人体的典型运动，例如站立、坐着、行走、跳跃、微笑或哭泣。

Baduge的工作重点是开发该技术的理论基础，设计能够将移动通信和环境成像和传感集成到未来系统中的无线系统。系统的整合将提高效率和功能。

“具有集成传感和通信功能的6G无线系统可用于环境监测、车辆网络和遥感，”Baduge说，“它还将促进智慧城市的创建，同时改善工业、制造业和农业。”

要使6G成为它所承诺的一切，一个关键是利用现有无线电传感和通信系统之间的相似性。这些系统已经或正在共享频谱、硬件架构和信息处理管道。

Baduge希望设计一种结构，使用由AI控制的统一波形和传输策略，将两个系统更正式地组合成一个硬件平台。这样的系统将更有能力处理来自各种传感器的信号，同时还能处理常见的手机和数据传输。

蜂窝通信和雷达传感系统的整合

从历史上看，用于蜂窝通信和雷达传感的无线电系统是独立设计和操作的。这些系统使用不同的波形、不重叠的无线电频段和独立的硬件平台。

目前最先进的5G无线通信系统主要针对移动蜂窝通信进行了设计和优化。然而，对更高数据速率和连接无线设备数量的需求正在增加，为了满足这一需求促使工程师们使用在更高频率下工作的大型天线阵列。

“用于通信和传感目的的电磁频谱或无线电频段是一种极其稀缺和昂贵的资源，”Baduge说，“将通信和传感任务整合到同一个硬件平台中可以大大提高效率。”这种设计也更具有成本效益，因为昂贵的射频设备可以重复用于通信和传感目的。

集成面临的挑战

集成两个为不同事物设计的系统极具挑战性，因为数据通信和雷达传感任务具有相互竞争的设计目标。

“正因为如此，我们建议使用通信和信息理论、估计和检测以及数据驱动的人工智能等一系列工具来克服设计挑战。” Baduge说。

Baduge希望这项研究将有助于将无线电传感功能集成到6G技术中，包括蜂窝通信系统、无线局域网和工业物联网网络，同时保持低成本并节省频谱和计算能力。