專題:面向6G海量接入的智能通信技術

內容導讀

隨著5G大規模投入商用,世界正在向下一代移動通信技術(6G)時代邁進。而隨著社會的發展進步,在6G時代,設備連接數也將大幅增多。根據《6G總體愿景與潛在關鍵技術白皮書》,6G將充分利用低中高全頻譜資源,實現空天地一體化的全球無縫覆蓋,隨時隨地滿足安全可靠的“人-機-物”無線連接需求。6G網絡將具有巨大規模、提供極致網絡體驗和支持多樣化場景接入,實現面向全場景的泛在網絡。因此,6G移動通信將需要更加智能化的網絡架構方案和應對海量數據傳輸的新型接入技術,推進現有無線通信技術向海量接入的智能無線通信的轉變。

無線通信技術向海量接入的智能無線通信的轉變不僅可以滿足未來6G網絡海量接入的需求,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。為集中展現面向6G海量接入的智能通信技術的最新研究成果,《無線電工程》第3期推出“面向6G海量接入的智能通信技術”專題。專題采用公開征稿的方式組織稿件,在所有通過專家評審的稿件中,最終確定錄用稿件8篇。專題主要展示了聯合任務卸載與緩存算法、群智感知系統的數據新鮮度、可見光通信多用戶預編碼、SIMO中繼網絡物理層安全、RIS輔助波束空間MIMO系統信道估計、基于智能反射表面的單站智能定位算法、多無人機輔助NOMA網絡的聯合無線資源分配算法、RIS輔助的CR-NOMA-V2X系統物理層安全以及環境反向散射輔助NOMA網絡的隱蔽性能等研究成果。

在聯合任務卸載與緩存算法方面收錄1篇論文。周天清等聯合考慮頻譜、計算與緩存資源分配,提出了最小化移動終端(Mobile Terminal,MT)平均時延的問題,開發了基于粒子群優化(Particle Swarm Optimization,PSO)的MT關聯與資源分配(PSO-based MT Association and Resource Allocation,PMARA)算法。仿真結果表明,在相同資源分配方式下,同其他現有算法相比,所設計的算法可以獲得更低的MT時延。

在群智感知系統的數據新鮮度方面收錄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據內容保護模型,突破了傳感數據時效性分析與隱私安全提升研究相互獨立的現狀,為面向隱私保護的群智感知系統時效性性能評估及優化提供理論支撐。通過不同環境參數設置下的仿真實驗,所提方案的正確性與有效性得到了驗證。

在可見光通信多用戶預編碼方面收錄1篇論文。劉曉葉考慮了強度調制/直接檢測的可見光信道模型,提出了系統可達和速率最大化的塊對角化(Block Diagonalization,BD)多用戶預編碼算法,進一步基于子空間追蹤對預編碼矩陣進行了迭代優化,并進行了實測和示范應用。實驗結果表明,系統和速率與基礎算法相比有明顯提升。

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

在可重構智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)輔助波束空間多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統信道估計方面收錄1篇論文。郭歆瑩等針對RIS輔助波束空間MIMO系統信道狀態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算法。構建了基站接收導頻信號的三階張量模型,采用并行因子(Parallel Factor,PARAFAC)分解和交替最小二乘算法對該系統中的信道進行估計。仿真實驗結果表明,該算法利用PARAFAC特定代數結構獲得了良好的信道估計性能。

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,針對RIS輔助三維定位場景,提出了一種基于深度學習的RIS輔助定位算法模型。該系統在實驗中取得了顯著的成果,并證實了RIS反射單元數量對定位精度的重要影響。

在多無人機輔助NOMA網絡的聯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輔助下行NOMA網絡的聯合定位、用戶調度、用戶配對和功率分配優化算法。仿真結果表明,該算法優于現有方案,顯著提高了網絡效用,并探討了信道信息誤差對性能的影響。

在環境反向散射輔助NOMA網絡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)的功率分配系數方案。仿真結果表明,通過優化功率分配系數,系統最大ECR存在并隨發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,分別針對特定的研究問題,從多個視角,一定程度上展示了當前面向6G海量接入的智能通信技術的進展,得到了有意義的研究結論,能夠給他人提供較好的參考。當然,這些論文也不能窮盡智能通信技術各方面的進展,希望通過這些論文的刊出,讓更多的專家學者和研究人員關注該領域的發展,從而促進產生更多的研究成果。

最后,感謝參與稿件評審的各位專家學者的辛勤工作,衷心希望專題的出版能夠對面向6G海量接入的智能通信技術的研究起到有益作用。