張平，牛凱，田輝，聶高峰，秦曉琦，戚琦，張嬌

（1. 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，北京 100876；2. 北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京 100876）

1 引言

用戶通信需求提升和通信技術(shù)革新是移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)的源動(dòng)力。為了滿足“動(dòng)中通”的業(yè)務(wù)需求，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G，the first generation mobile communication system）實(shí)現(xiàn)了“移動(dòng)”能力與“通信”能力的結(jié)合，成為移動(dòng)通信系統(tǒng)從無(wú)到有的里程碑，并拉開了移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)序幕。伴隨著數(shù)字技術(shù)的成熟，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G，the second generation mobile communication system）完成了從模擬體制向數(shù)字體制的全面過(guò)渡，并開始擴(kuò)展支持的業(yè)務(wù)維度。在日益豐富的業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)下，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G，the third generation mobile communication system）采用了全新的碼分多址接入方式，完善了對(duì)移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的支持[1-2]。至此，高數(shù)據(jù)速率和大帶寬支持成為移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)的重要指標(biāo)。以多入多出（MIMO，multiple-input multiple-output）和正交頻分多址接入（OFDM，orthogonal frequency division multiple access）為核心技術(shù)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G，the fourth generation mobile communication system）不僅獲取了頻譜效率和支撐帶寬能力的進(jìn)一步提升[3-5]，還成為了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐。在4G獲得巨大商業(yè)成功的同時(shí)，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5G，the fifth generation mobile communication system）逐漸滲透到垂直行業(yè)，把支持的傳統(tǒng)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)（eMBB，enhance mobile broadband）場(chǎng)景延拓至海量機(jī)器類通信（mMTC，massive machine type of communication）場(chǎng)景和超高可靠低時(shí)延通信（uRLLC，ultra reliable and low latency communication）場(chǎng)景[6-9]。基于大規(guī)模多入多出（massive MIMO）、毫米波（mmWave，millimeter wave）傳輸、多連接（MC，multiple connectivity）等技術(shù)，5G實(shí)現(xiàn)了峰值速率、用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率、頻譜效率、移動(dòng)性管理、時(shí)延、連接密度、網(wǎng)絡(luò)能效、區(qū)域業(yè)務(wù)容量性能的全方位提升[10-11]?？v觀上述的演進(jìn)歷程，滿足用戶的通信需求是每代系統(tǒng)演進(jìn)的首要目標(biāo)，而新的通信技術(shù)則是每代系統(tǒng)演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)。

到目前為止，1G到5G的設(shè)計(jì)遵循著網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)的松耦合準(zhǔn)則。通過(guò)技術(shù)驅(qū)動(dòng)，用戶和網(wǎng)絡(luò)的基本需求（如用戶數(shù)據(jù)速率、時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)譜效、能效等）得到了一定的滿足。但是受制于技術(shù)驅(qū)動(dòng)能力，1G到5G的設(shè)計(jì)并未涉及更深層次的通信需求。在未來(lái)第六代移動(dòng)通信系統(tǒng)（6G，the sixth generation mobile communication system）中，網(wǎng)絡(luò)與用戶將被看作一個(gè)統(tǒng)一整體。用戶的智能需求將被進(jìn)一步挖掘和實(shí)現(xiàn)，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)規(guī)劃與演進(jìn)布局。5G的目標(biāo)是滿足大連接、高帶寬和低時(shí)延場(chǎng)景下的通信需求。在5G演進(jìn)后期，陸地、海洋和天空中存在巨大數(shù)量的互聯(lián)自動(dòng)化設(shè)備，數(shù)以億計(jì)的傳感器將遍布自然環(huán)境和生物體內(nèi)?；谌斯ぶ悄埽ˋI，artificial intelligence）的各類系統(tǒng)部署于云平臺(tái)、霧平臺(tái)等邊緣設(shè)備，并創(chuàng)造數(shù)量龐大的新應(yīng)用。6G的早期階段將是5G進(jìn)行擴(kuò)展和深入，以AI、邊緣計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的深度融合，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬用戶、智能網(wǎng)絡(luò)等功能。進(jìn)一步，在人工智能理論、新興材料和集成天線相關(guān)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，6G的長(zhǎng)期演進(jìn)將產(chǎn)生新突破，甚至構(gòu)建新世界[12-13]。

本文首先分析6G演進(jìn)趨勢(shì)，探討人工智能與人類用戶的關(guān)系，然后基于6G業(yè)務(wù)需求框架提出新的通信元素——靈（Genie），并此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè) 6G移動(dòng)通信的使能技術(shù)。

2 AI——6G演進(jìn)趨勢(shì)分析的出發(fā)點(diǎn)

雖然，AI在6G的應(yīng)用是大勢(shì)所趨，但是簡(jiǎn)單地把AI當(dāng)作6G里的一種與移動(dòng)通信簡(jiǎn)單疊加的技術(shù)是不正確的。只有深入挖掘用戶的需求，放眼智能、通信與人類未來(lái)的相互關(guān)系，才能揭示6G移動(dòng)通信的技術(shù)趨勢(shì)。以色列歷史學(xué)家尤瓦爾·赫拉利在《未來(lái)簡(jiǎn)史》[14]中預(yù)測(cè)了 AI與人類之間關(guān)系的3個(gè)遞進(jìn)階段：1） AI是人類的超級(jí)助手（oracle），能夠了解與掌握人類的一切心理與生理特征，為人類提出及時(shí)準(zhǔn)確的生活與工作建議，但是接受建議的決定權(quán)在人類手中；2） AI演變?yōu)槿祟惖某?jí)代理（agent），并從人類手中接過(guò)了部分決定權(quán)，它全權(quán)代表人類處理事務(wù)；3） AI進(jìn)一步演進(jìn)為人類的君王（sovereign），成為人類的主人，而人類的一切行動(dòng)則聽從AI的安排[15]。

基于上述預(yù)測(cè)，6G應(yīng)當(dāng)遵循AI與人類關(guān)系的發(fā)展趨勢(shì)，達(dá)到關(guān)系演進(jìn)的第一階段，也即 oracle階段。圖1給出了6G業(yè)務(wù)需求框架。作為oracle階段的重要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，6G承載的業(yè)務(wù)將進(jìn)一步演化為真實(shí)世界和虛擬世界這2個(gè)體系。真實(shí)世界體系的業(yè)務(wù)后向兼容5G中的eMBB、mMTC、uRLLC等典型場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界萬(wàn)物互聯(lián)的基本需求。虛擬世界體系的業(yè)務(wù)是對(duì)真實(shí)世界業(yè)務(wù)的延伸，與虛擬世界的各種需求相對(duì)應(yīng)。6G創(chuàng)造的虛擬世界能夠?yàn)槊總€(gè)用戶構(gòu)建AI助理（AIA，AI assistant），并采集、存儲(chǔ)和交互用戶的所說(shuō)、所見(jiàn)和所思。虛擬世界體系使人類用戶的各種差異化需求得到了數(shù)字化抽象與表達(dá)，并建立每個(gè)用戶的全方位立體化模擬。具體而言，虛擬世界體系包括3個(gè)空間：虛擬物理空間（VPS，virtual physical space）、虛擬行為空間（VBS，virtual behavior space）、虛擬精神空間（VSS，virtual spiritual space）。

VPS基于6G兼容的典型場(chǎng)景的實(shí)時(shí)巨量數(shù)據(jù)傳輸，構(gòu)建真實(shí)物理世界（如地理環(huán)境、建筑物、道路、車輛、室內(nèi)結(jié)構(gòu)等）在虛擬世界的鏡像，并為海量用戶的 AIA提供信息交互的虛擬數(shù)字空間。VPS中的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)更新與高精度模擬的特征，可為重大體育活動(dòng)、重大慶典、搶險(xiǎn)救災(zāi)、軍事行動(dòng)、仿真電子商務(wù)、數(shù)字化工廠等應(yīng)用提供業(yè)務(wù)支撐。

VBS擴(kuò)展了5G的mMTC場(chǎng)景。依靠6G人機(jī)接口與生物傳感器網(wǎng)絡(luò)，VBS能夠?qū)崟r(shí)采集與監(jiān)控人類用戶的身體行為和生理機(jī)能，并向AIA及時(shí)傳輸診療數(shù)據(jù)。AIA基于對(duì)VBS提供數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，預(yù)測(cè)用戶的健康狀況，并給出及時(shí)有效的治療解決方案。VBS的典型應(yīng)用支撐是精準(zhǔn)醫(yī)療的普遍實(shí)現(xiàn)。

圖1 6G業(yè)務(wù)需求框架

基于VPS、VBS與業(yè)務(wù)場(chǎng)景的海量信息交互與解析，可以構(gòu)建VSS。由于語(yǔ)義信息理論的發(fā)展以及差異需求感知能力的提升，AIA能夠獲取用戶的各種心理狀態(tài)與精神需求。這些感知獲取的需求不僅包括求職、社交等真實(shí)需求，還包括游戲、愛(ài)好等虛擬需求?；赩SS捕獲的感知需求，AIA為用戶的健康生活與娛樂(lè)提供完備的建議和服務(wù)。例如，在6G支撐下，不同用戶的AIA通過(guò)信息交互與協(xié)作，可以為用戶的擇偶與婚戀提供深度咨詢，可以對(duì)用戶的求職與升遷進(jìn)行精準(zhǔn)分析，可以幫助用戶構(gòu)建、維護(hù)和發(fā)展更好社交關(guān)系。

3 Genie——6G靈魂

6G不僅包含5G涉及的人類社會(huì)、信息空間、物理世界（人、機(jī)、物）這3個(gè)核心元素，還包含本文定義的第四維元素—靈（Genie）。Genie存在于圖1中的虛擬世界體系，不需要人工參與即可實(shí)現(xiàn)通信和決策制定。Genie基于實(shí)時(shí)采集的大量數(shù)據(jù)和高效機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，完成用戶意圖的獲取以及決策的制定。Genie可以作為6G用戶的AIA，提供強(qiáng)大的代理功能。由于不受智能終端的具體物理形態(tài)的限制，Genie凌駕于VPS并包含VBS和BSS的完備功能，具備為用戶構(gòu)建個(gè)性化自主沉浸式立體代理的能力。Haddadin等[16]提出觸覺(jué)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)作為人類虛擬世界的多維度代理，以各類觸覺(jué)方式，采集和識(shí)別人類意圖。Genie存在于人-機(jī)-物全方位融合的基礎(chǔ)之上，可以覆蓋任意物理空間的實(shí)體，包含可作為通信與計(jì)算節(jié)點(diǎn)的物理實(shí)體，如具備傳輸與計(jì)算能力的智能設(shè)備以及建筑、植物等。Genie通過(guò)物理空間資源感知用戶與環(huán)境的多維度信息，實(shí)時(shí)構(gòu)建虛擬精神空間中的用戶行為特征、決策偏好模型等信息。通過(guò)人-機(jī)-物-靈協(xié)作，Genie可為用戶提供實(shí)時(shí)虛擬業(yè)務(wù)場(chǎng)景，并代理用戶實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的需求。

6G的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬用戶。在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，6G需要實(shí)時(shí)感知環(huán)境的變化，高效處理海量傳感器反饋的數(shù)據(jù)，并快速完成終端與云中心的信息交換。虛擬用戶場(chǎng)景是指借助人工智能、移動(dòng)計(jì)算等技術(shù)產(chǎn)生虛擬對(duì)象，并通過(guò)全網(wǎng)無(wú)線接入與傳輸技術(shù)將Genie準(zhǔn)確地“部署”于真實(shí)環(huán)境中，為用戶提供虛擬世界與物理世界融合的應(yīng)用場(chǎng)景。以圖2所示的真實(shí)環(huán)境中的實(shí)體花店為例說(shuō)明6G人-機(jī)-物-靈協(xié)作業(yè)務(wù)場(chǎng)景。該真實(shí)環(huán)境中部署多種6G網(wǎng)絡(luò)傳感設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可實(shí)時(shí)采集店內(nèi)物品畫面、氣味、溫度、濕度、光線等信息。Genie根據(jù)用戶需求，遠(yuǎn)程為用戶重構(gòu)沉浸式花店場(chǎng)景。同時(shí)，用戶可授權(quán)給Genie，由其依據(jù)用戶的意識(shí)、需求、物品等條件，代替用戶進(jìn)行決策。

6G的應(yīng)用場(chǎng)景具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互等全新的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，這將給5G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)巨大的傳輸壓力。因此，迫切需要研究支撐6G演進(jìn)的基礎(chǔ)理論和核心關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，5G以行業(yè)特色業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，分別解決了eMBB、uRLLC、mMTC場(chǎng)景面臨的問(wèn)題。然而，為了支撐未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中第四元素—靈，6G不僅需要兼容 5G中的三大場(chǎng)景，而且要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)三大場(chǎng)景增強(qiáng)融合，調(diào)和不同場(chǎng)景中的業(yè)務(wù)需求矛盾，實(shí)現(xiàn)虛擬世界的更深層次的智能通信需求。

為了實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-物-靈協(xié)作應(yīng)用場(chǎng)景，滿足人類用戶精神與物質(zhì)的全方位需求，應(yīng)當(dāng)追求主觀感受和客觀技術(shù)性能兩方面優(yōu)化，構(gòu)建6G使能技術(shù)體系。

圖2 面向花店應(yīng)用的6G人-機(jī)-物-靈協(xié)作業(yè)務(wù)場(chǎng)景示例

4 6G使能技術(shù)

虛擬世界體系業(yè)務(wù)的虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互等網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，給當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。為支撐6G這些應(yīng)用需求，需要從基礎(chǔ)理論和支撐技術(shù)出發(fā)，開展廣義信息論、個(gè)性化傳輸技術(shù)和意念驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究。

4.1 廣義信息論

為了支持AI Genie的語(yǔ)義感知與分析，6G不僅要采集與傳輸數(shù)字信息，也要處理語(yǔ)義信息，這就要求必須突破經(jīng)典信息論的局限[17]，發(fā)展廣義信息論[18-20]，構(gòu)建語(yǔ)義信息與語(yǔ)法信息的全面處理方案，這也是實(shí)現(xiàn)人機(jī)智能交互的理論基礎(chǔ)。面向6G的廣義信息論的研究?jī)?nèi)容包括以下3個(gè)方面。

1） 融合語(yǔ)法與語(yǔ)義特征的信息定量測(cè)度理論

與基于概率測(cè)度的經(jīng)典信息論不同，廣義信息論需要對(duì)語(yǔ)義信息進(jìn)行主觀度量，構(gòu)建融合語(yǔ)法與語(yǔ)義特征的聯(lián)合測(cè)度理論。首先，以模糊數(shù)學(xué)為工具[19-20]，對(duì)6G移動(dòng)業(yè)務(wù)的用戶體驗(yàn)、感受評(píng)價(jià)等語(yǔ)義信息進(jìn)行隸屬度建模與測(cè)度。然后，進(jìn)一步擴(kuò)展經(jīng)典信息量的概率度量方法，建立廣義信息量的主客觀聯(lián)合度量模型。

2） 基于語(yǔ)義辨識(shí)的信息處理理論

6G移動(dòng)通信需要支持各種類型的人機(jī)物通信，通信質(zhì)量與效果有顯著的主觀體驗(yàn)差異。在定量測(cè)度語(yǔ)義信息的基礎(chǔ)上，針對(duì)6G移動(dòng)通信的多源廣播業(yè)務(wù)特征，研究基于語(yǔ)義辨識(shí)的信息處理理論，為6G移動(dòng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)處理提供指導(dǎo)。

3） 基于語(yǔ)義辨識(shí)的信息網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論

6G移動(dòng)通信需要滿足各種真實(shí)與虛擬場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)通信，因此，需要結(jié)合 AI理論，研究真實(shí)與虛擬通信重疊的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

4.2 個(gè)性化傳輸技術(shù)

生物多樣性是自然界的普遍規(guī)律，需求差異性也是人類社會(huì)的普適定律。1G～5G并沒(méi)有充分滿足人類用戶的個(gè)性化需求，6G移動(dòng)通信則需要對(duì)人的主觀體驗(yàn)進(jìn)行定量建模與分析，滿足差異性需求的信息處理與傳輸[21]，從而構(gòu)建智能通信網(wǎng)絡(luò)。這方面，極化編碼傳輸、massive MIMO、基于AI的信號(hào)處理等技術(shù)都是有競(jìng)爭(zhēng)力的前沿技術(shù)。

4.2.1 面向6G的極化碼傳輸理論與技術(shù)

1） 面向個(gè)性化的極化碼構(gòu)造與優(yōu)化

盡管5G移動(dòng)通信的信道編碼標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確定采用極化碼[22-23]，但極化碼的編碼構(gòu)造與譯碼算法還存在很大的優(yōu)化空間。由于極化碼是基于差異化原理進(jìn)行編碼，非常適合未來(lái)6G移動(dòng)通信靈活多變的業(yè)務(wù)需求，因此，需要進(jìn)一步對(duì)極化碼的設(shè)計(jì)構(gòu)造理論展開研究[24]，以及對(duì)高性能低復(fù)雜度編譯碼算法展開研究[25-27]。

2） 極化編碼MIMO系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

為了構(gòu)建VPS空間，6G需要支持超高速數(shù)據(jù)傳輸，極化編碼MIMO系統(tǒng)具有顯著的性能優(yōu)勢(shì)[28]，可以滿足未來(lái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Ｒ虼?，有必要針?duì)MIMO系統(tǒng)的 2種典型結(jié)構(gòu)——空間復(fù)用/預(yù)編碼與空間調(diào)制，進(jìn)行極化傳輸?shù)膬?yōu)化方案研究。

3） 極化多址接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

多址接入是移動(dòng)通信系統(tǒng)的標(biāo)志性技術(shù)，可以預(yù)見(jiàn)，非正交多址接入（NOMA，non-orthogonal multiple access ）將成為5G/6G移動(dòng)通信的代表性多址接入技術(shù)[29]。將極化編碼引入非正交多址系統(tǒng)，需要深入分析 NOMA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從廣義極化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)化信道極化分解方案[30]。針對(duì)6G移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)與優(yōu)化極化編碼多用戶通信的構(gòu)造準(zhǔn)則。針對(duì)人-機(jī)-物-靈共存的多用戶場(chǎng)景，設(shè)計(jì)低復(fù)雜度的廣義干擾抵消多用戶檢測(cè)算法。

4.2.2 massive MIMO技術(shù)

6G將面臨真實(shí)與虛擬共存的多樣化通信環(huán)境，業(yè)務(wù)速率、系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和移動(dòng)速度的變化范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，傳輸技術(shù)將面臨性能、復(fù)雜度和效率的多重挑戰(zhàn)。

針對(duì) 6G無(wú)線信號(hào)的傳輸特征，massive MIMO[31-32]包括如下內(nèi)容的研究。

1） 多域信號(hào)聯(lián)合調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

Genie的引入提供了額外的信號(hào)處理域，人類用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與Genie提供的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有深層相關(guān)性。利用多維相關(guān)性，進(jìn)一步挖掘空間維度，設(shè)計(jì)多域信號(hào)的聯(lián)合調(diào)制與解調(diào)方案，提升鏈路傳輸效率。

2） 廣義MIMO聯(lián)合設(shè)計(jì)及優(yōu)化技術(shù)

在Genie的輔助下，研究基于深度學(xué)習(xí)的多用戶多入多出 （MU-MIMO, multiple user MIMO）波束成形技術(shù)，具有通用性與普適性。Genie可以提供準(zhǔn)確可靠的信道估計(jì)與業(yè)務(wù)源的先驗(yàn)信息，基于這些信息，能夠快速調(diào)整MU-MIMO的波束，提高鏈路傳輸效率。另外，針對(duì)massive MIMO接收機(jī)，Genie也可以輔助實(shí)現(xiàn)基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè)算法，優(yōu)化整個(gè)接收機(jī)性能。

4.2.3 人工智能信號(hào)處理技術(shù)

6G移動(dòng)通信是多用戶、多小區(qū)、多天線、多頻段的復(fù)雜傳輸系統(tǒng)，信號(hào)接收與檢測(cè)是高維優(yōu)化問(wèn)題。最優(yōu)的最大似然（ML, maximum likelihood）或最大后驗(yàn)（MAP, maximum a posteriori）檢測(cè)是指數(shù)復(fù)雜度算法，性能優(yōu)越但難以普遍應(yīng)用。深度學(xué)習(xí)理論另辟蹊徑，通過(guò)大量離線訓(xùn)練，獲得高性能的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從而逼近ML/MAP檢測(cè)。

針對(duì)6G無(wú)線信號(hào)特征，基于深度學(xué)習(xí)的信號(hào)處理包括如下研究?jī)?nèi)容。

1） 基于深度學(xué)習(xí)的信道估計(jì)技術(shù)

Genie為 6G移動(dòng)通信中的應(yīng)用深度學(xué)習(xí)開辟了新的技術(shù)路徑[33-34]。Genie可以在虛擬物理空間中對(duì)人類用戶所經(jīng)歷的無(wú)線信道與傳播環(huán)境進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與智能預(yù)測(cè)，進(jìn)一步深入研究基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN, convolutional neural networks）或長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM, long short-term memory ）模型的空-時(shí)-頻三維信道估計(jì)算法，從而為移動(dòng)終端的接收檢測(cè)提供更加準(zhǔn)確可靠的信道估計(jì)。

2） 基于深度學(xué)習(xí)的干擾檢測(cè)與抵消技術(shù)

面對(duì)未來(lái)6G的復(fù)雜多小區(qū)場(chǎng)景，干擾檢測(cè)與抵消是非常重要的關(guān)鍵技術(shù)。在虛擬物理空間中，Genie可以對(duì)多小區(qū)場(chǎng)景的各種干擾進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與智能預(yù)測(cè)，從而快速準(zhǔn)確地估計(jì)與重建干擾信號(hào)。進(jìn)一步研究CNN、LSTM等經(jīng)典神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)計(jì)自適應(yīng)的干擾抵消深度學(xué)習(xí)算法，可以大幅度提高鏈路接收性能。

4.3 意念驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

人工智能助理的建立與發(fā)展，需要依賴于隨需即用智能網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)6G移動(dòng)通信的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，需要開展支持人-機(jī)-物-靈融合的全新 6G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、分布式邊緣網(wǎng)絡(luò)智能、認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)等理論與核心技術(shù)的前瞻性研究。

4.3.1 面向人-機(jī)-物-靈融合的全新6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

研究人-機(jī)-物-靈四元空間的語(yǔ)義銜接、業(yè)務(wù)適配、協(xié)作編排[35-37]，構(gòu)建一套面向人-機(jī)-物-靈四元空間的信息傳輸、邊緣智能[38-40]、協(xié)同計(jì)算等6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支撐人-機(jī)-物-靈四要素跨界融合。研究終端的協(xié)同通信、協(xié)同計(jì)算、協(xié)同存儲(chǔ)與協(xié)同供能等關(guān)鍵技術(shù)，支持終端對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全面協(xié)同，實(shí)現(xiàn)去中心化的通信、計(jì)算、存儲(chǔ)及供能的分布式服務(wù)；研究基于網(wǎng)絡(luò)多維可編程的人-機(jī)-物-靈融合組裝方法；研究人-機(jī)-物-靈融合的狀態(tài)監(jiān)控、同步控制、一致性檢查等網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)機(jī)制；研究人-機(jī)-物-靈融合的四元網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理技術(shù)，支持邊緣智能和適配優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源的多級(jí)協(xié)同調(diào)度。

4.3.2 認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

人工智能技術(shù)通過(guò)自學(xué)習(xí)狀態(tài)、特征從而不斷迭代優(yōu)化輸出結(jié)果[41-43]，為解決復(fù)雜多變的未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供了新的解決思路。針對(duì)當(dāng)前邊緣網(wǎng)絡(luò)缺乏自主化能力，設(shè)備異構(gòu)性難以屏蔽等特征，構(gòu)建以業(yè)務(wù)需求為核心的分層分域功能架構(gòu)；針對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境動(dòng)態(tài)復(fù)雜的特點(diǎn)，利用人工智能技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源分布情況與變化規(guī)律以及業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和建模分析，結(jié)合集中管控的思想，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中路由、傳輸、緩存、資源分配等策略的自適應(yīng)推演以及自動(dòng)化運(yùn)維[44-49]。

4.3.3 安全可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

在全面感知 6G移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，針對(duì)大規(guī)模、低延時(shí)的流媒體服務(wù)[50-51]，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)[52-54]，將流媒體內(nèi)容按塊轉(zhuǎn)化為編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和緩存，在提高數(shù)據(jù)傳輸效率的同時(shí)，保障用戶服務(wù)的隱私以及內(nèi)容的安全。另外，針對(duì)高安全性的用戶服務(wù)，利用人工智能和邊緣計(jì)算技術(shù)，對(duì)服務(wù)內(nèi)容進(jìn)行特征信息提取，并將提取的特征信息回傳至云計(jì)算中心，在保證用戶信息安全的同時(shí)，降低 6G回程網(wǎng)絡(luò)壓力，提高用戶服務(wù)質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)和用戶的通信性能不是后5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)人類更深層次的智能通信需求，6G將實(shí)現(xiàn)從真實(shí)世界體系到虛擬世界體系的延拓。虛擬世界體系源于對(duì)真實(shí)世界體系的采樣、傳輸、分析和重構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn) 6G，需要在信息理論、傳輸和組網(wǎng)方面實(shí)現(xiàn)理論和技術(shù)突破。其中，在基本信息理論方面，6G將拓展傳統(tǒng)信息理論，從理論上保證基于語(yǔ)義信息度量、壓縮、傳輸和網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化；在傳輸關(guān)鍵技術(shù)方面，6G將進(jìn)一步挖掘極化相關(guān)理論，獲取極化編解碼、極化MIMO、極化多址、極化中繼等關(guān)鍵技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)差異化傳輸。在組網(wǎng)技術(shù)方面，6G將采用人-機(jī)-物-靈的全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)需求，保證安全可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)意念驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。