6G通感算智融合架构和场景赋能探索

面向未来移动通信领域的无人机识别、脑机协同、XR、工业协作机器人等新兴移动业务场景,移动网络将成为集感知、计算和智能多要素能力于一体的创新平台,满足创新在移动网络基础设备内部实施。阐述了移动通信网络由5G向6G演进过程中,因为新兴的业务需求驱动,形成了通感融合、通智融合和通算融合领域技术分支,提出了一种6G通感算智一体化的架构,具备快速动态加载通感算智各种原子能力,实现多要素能力智能调度。并在此基础上,探讨了该架构在无人机识别和XR沉浸式通信两个典型应用场景的应用,以达到服务边界拓展和整体系统效率优化。

光储备池通感一体通信噪声抑制方案(封面文章·特邀)

通感一体技术可利用已大范围铺设的光纤网实现智能传感,具备智能识别、信息融合优势。在同波长通感共传信道中,通感信号串扰及光纤传输噪声严重影响通信信号质量,需提升发射功率来保证低误码率,但增大了非线性噪声和功耗。提出了基于光储备池计算神经网络的通感共传信道通信失真均衡方法,搭建了信道均衡仿真系统,实现了低发射功率下前向通信信号噪声均衡。周期线性调频光和56 Gb/s四电平脉冲幅度调制信号分别用于分布式瑞利散射传感和数据通信。仿真结果表明,在5~14 dBm入纤功率时,与未均衡信号相比该方法可提供高于3个数量级以上的误码率优化。此方法在短距离模块间15~24 km光纤传输和0.5~2.0 GHz带宽线性调频感测脉冲下均实现了2个数量级以上的误码率下降。依托光储备池计算芯片的低能耗和低延时优势,该方法可为进一步提升通感一体系统中噪声抑制能力提供理论支撑。

基于通感融合的无人机预编码及飞行轨迹设计

无人机(UAVs)具有机动性强,低成本及易部署等特性,通过搭载通信及感知设备,支持通信与感知技术的高效资源共享,无人机可作为融合通信与传感技术的高性能空中平台。该文针对多输入多输出(MIMO)无人机使能的联合通信、感知场景,综合考虑无人机飞行能量、多天线传输及用户业务需求等限制条件,建模无人机通信、感知预编码及飞行轨迹联合优化问题为多目标优化问题,以实现通信用户最低速率最大化及目标最小发现概率最大化。由于通信用户最低速率最大化问题为非凸优化问题,难以直接求解,将原优化问题分解为通信预编码设计子问题及无人机轨迹设计子问题,并采用交替迭代法依次求解两个子问题直至算法收敛,其中,对于通信预编码设计子问题,提出一种基于迫零(ZF)算法的求解策略;对于无人机轨迹设计子问题,提出一种基于连续凸逼近(SCA)算法的求解策略。基于所得到的无人机最优轨迹,将无人机感知位置选择问题建模为加权距离和最小化问题,进而应用泛搜索算法优化确定目标感知位置,并设计基于ZF算法的通信感知预编码联合优化策略,以实现通信感知性能的联合优化。最后通过仿真验证了该文所提算法的有效性。

IRS辅助的全双工通感一体化波束成形设计

为了解决传统通感一体化(integrated sensing and communication,ISAC)场景中通信和感知系统收发信号的切换频率差异以及通信易受障碍物阻挡的问题,将全双工(full-duplex,FD)技术和智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)引入ISAC系统,研究ISAC场景下IRS辅助的FD波束成形设计。基于IRS相移约束、基站接收波束成形约束、基站最大发射功率约束、上行用户最大发射功率约束、雷达感知阈值约束,建立了上下行用户和速率最大化波束成形优化问题。利用交替优化、连续凸逼近、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸优化问题转换成凸优化问题进行求解。仿真结果表明,在所考虑的通信性能指标下,所提方案相比对应的半双工和随机IRS方案分别提升了89.02%和70.15%。

论“五育”融合背景下的美育通感

美育通感,是指人们在建构审美能力、审美情感的过程中,由艺术鉴赏、艺术创作、人文素养、多领域基本技巧相互融通所形成的能力。通过建构“美育通感=艺术通感+人文素养+学科工具”的框架,强调人文素养的“共情”、学科工具的“共性”作用,为学校“五育融合”“跨学科教学”“美育浸润”提供新的理念与思路。美育通感,既是对上世纪“文学通感”理论、本世纪初“艺术通感”理论的继承和发展,也是新时代学校美育工作优质均衡发展的理论补充,能进一步提升学生的审美能力与创新能力。

面向6G通感一体化融合能力和特征评估框架之探究

面向未来6G移动新系统,探讨分析“通感一体化与融合”诸多能力和特征需求,构建一套6G通感一体化融合能力和特征的评估框架,其包含“架构能力特征”“多维度性能指标”“实现复杂度”三大基本方面。基于该评估框架,6G通感一体化融合的相关系统方案能力等级和“性价比”,可得到更细化分类的评价和衡量,从而有效指导未来6G通感融合各种系统方案的设计和潜在的标准化规范导入。

《英国病人》的通感隐喻认知研究

翁达杰小说《英国病人》一直备受学界的欢迎和喜爱,这与该小说中意蕴深刻的通感隐喻带给人们心灵的触动和思考有很大的关系。以认知语言学的通感隐喻为理论指导,通过对《英国病人》中的感官语言描写进行语义解读和分析后发现:《英国病人》中的通感隐喻在映射规律上,基本与乌尔曼的映射规律结论相同,符合具体向抽象、可及性向不可及性、低层次向高层次的映射规律,但也有反例;对作品中通感隐喻的分析可以加深人们对战争的残酷性的具身体验和认知,深化小说的反战主题,增强该小说的文学效果,因而在跨学科研究视角下同样具有重要价值。

基于通感一体化技术的远距离感知与高精度测角系统开发

该文基于通感一体化技术,致力于开发一套远距离感知与高精度测角系统。通过深入研究通感一体化技术,以及感知信号处理算法包括距离估计、CFAR检测和角度估计等关键技术,实现对目标的准确感知和测角。系统的设计与硬件实现考虑感知系统架构、硬件配置与选型等方面,旨在提供高效、可靠的系统性能。实验结果表明,该系统在远距离感知和测角方面取得显著成果,为相关领域的研究和应用提供有力支持。

具身的诗意:跨专业通感设计的关联主义教学实验

本文介绍的是笔者近几年在跨专业与跨感官交叉设计教学中的探索。以“具身通感”实现“诗意体验”为设计教学目标,课程实验如何基于数字时代的关联主义理论,将不同专业背景、知识领域、工具路径和组织方式建立深度关联,培养学生在认知、体验与设计实践中具有高度自主的学习能力,尝试一种以知识关联与组织协同为核心的新型设计教学模式。

通感作为艺术创作方法的探究与实践

通感作为艺术创作手法在艺术创新领域被广泛采用,其语言形式的表达通过五感之间的感知相互产生迁移,因知觉的差异呈现不同的变化形态和意境的表达。该文作者以中国民族音乐为素材,以通感现象为绘画创作手法,从文化理念、思想意境等方面开展创作实践,探寻艺术创新的新样式。

面向6G的多维扩展通感一体化研究综述

面对第6代移动通信(6G)网络立体覆盖的互联感知需求和无线设备广泛接入造成的频谱稀缺问题,基于无人机(UAV)的机动性和智能反射面(IRS)重构无线传播环境特性的多维扩展通感一体化可实现立体网络空间中通信和感知功能的相互协同,有效提升频谱效率和硬件资源的利用率,满足6G万物智联的无线网络愿景。该文针对6G多维扩展通感一体化网络架构展开综述。首先,概述了6G网络愿景和通感一体化的理论基础,并讨论基于UAV和IRS多维扩展通感一体化的应用场景、发展趋势和性能指标。然后,探讨了超大规模多输入多输出天线、太赫兹、无线携能通信、人工智能、隐蔽通信和有源反射面等6G关键前沿技术在基于无人机和智能反射面多维扩展通感一体化网络中的潜在应用。最后,展望了未来6G多维扩展通感一体化的发展方向及关键技术挑战。

基于原型滤波器的OTFS通感一体信号技术

随着无线技术的快速发展,无线设备呈现爆炸式增长趋势,导致频谱资源日益稀缺,雷达和通信频段不断重叠。为了避免无线通信和雷达感知之间的相互干扰,学术界广泛研究了通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术,并且重点关注了正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)信号。OTFS信号具备实现无线通信与雷达感知一体化的潜力。然而,分数多普勒会抬高OTFS多普勒旁瓣,引起多普勒弥散效应,不仅在通信数据与通信数据之间、通信数据与雷达数据之间产生严重干扰,还将导致微弱目标被强目标旁瓣淹没,进而影响雷达探测概率和通信信道估计精度,恶化整体性能。针对分数多普勒导致的OTFS性能下降问题,提出了基于原型滤波器的OTFS通感一体化信号设计方法。通过原型滤波器调理多普勒旁瓣,在不显著损失多普勒分辨率的同时,抑制多普勒弥散效应,提升检测概率,降低误码率。针对OTFS互相关匹配滤波信道估计算法计算复杂度高等问题,进一步提出了利用恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测进行信道估计的思路,在降低计算复杂度的同时,稳健检测出了同一时延、不同多普勒的多个目标,保障了信道估计和目标检测性能。依据理论分析和仿真实验可知,本文可将分数多普勒条件下的通信误码率降低2个数量级。

通感、具身与意识:人机交互实现的感知基础

传统的机器感知以经验主义的分离感知观和理智主义的工具感知观为基础,具有单模态性、符号表征性和离身性,机器表达具有缝隙性、间接性和被动性,由此造成人机交互不灵敏和延迟等流畅性问题。在身体现象学、认知科学和神经科学视角下,探讨以机器的通感感知作为人机交互的基本感知模式,将感知-表达一体性和感知多模态性作为机器通感感知的设计理念,将具身模拟的趋同性、抑制性和整体性作为机器通感感知的功能基础,由此,感知-表达一体性赋予机器具身智能,感知的多模态性赋予机器具身感知,人机交互模拟促使机器生成自主意识。具身性和自主意识性的机器通感感知设计,将有助于促进人机顺畅交互,加速人工智能向通用人工智能发展。

面向无蜂窝通感一体化系统的智能波束扫描方法

传统的信息处理流程中,基于蜂窝网络的通信功能和基于无线电信号的感知功能是相互独立的。而未来的无蜂窝通感一体化网络采用了以用户为中心的理念,不再局限于传统的小区边界,以确保所有用户在服务范围内获得一致的覆盖和性能。同时感知和通信将被整合在一起,通信信号在数据传输的同时可以被用来实现对潜在目标的持续感知,从而实现更高效、更智能的信息处理和交互。本文在毫米波频段无蜂窝通感一体系统场景下,设计了一种智能的收发端联合探测波束码字选择方法。首先对接收端接入点的信息进行预处理,获得路径损失和目标的估计信息,并通过构造的统计量监测目标是否存在。随后,通过记录多次发射波束码字选择与回声信号的反馈信息,并利用强化学习算法探索最优码字与强反馈信息之间的映射关系,获得一种高效的波束码字探索策略。最后,通过不断调整通信环境和目标特性,基于深度强化学习的波束扫描模型能够排除对环境中先验信息的依赖,显著提高模型的泛化性能。仿真实验表明,相比于传统的波束扫描算法,所提算法探索到最优收发波束对需要的探索次数显著减少,这种优势在大规模波束组合的情况下更为明显。此外,即使在低信噪比情况下,所提算法依然能够通过少量尝试选择出最优的收发波束对。

大规模多输入多输出可见光通感一体化系统的信道状态信息还原和定位

得益于丰富的频谱和光源,可见光通信感知一体化(IVLCP)系统为解决高性能通信定位的室内无线网络需求提供强有力的技术支撑。同时,大规模多输入多输出(m-MIMO)技术能有效提高IVLCP网络的服务范围和质量。然而,m-MIMO赋能的IVLCP网络的信道环境更加复杂且先验信息更易变化,这使得传统方法难以快速准确地完成信道估计和定位。针对此,该文提出一种信道状态信息还原和定位(CSIRP)网络,该网络不仅能够有效地捕捉复杂分布的可见光通信信道特征,同时能够应对信道状态的时变性,从而提高信道和位置估计的鲁棒性和动态适应性。具体而言,CSIRP网络首先基于条件生成对抗思想自适应训练生成器和鉴别器,进而实现根据接收信号进行信道估计,接着结合长短期记忆网络(LSTM)从估计的信道中获取接收终端的位置估计值。仿真结果表明,采用CSIRP网络所获得的信道状态准确度和定位精度均优于现有的深度学习参考方法,这为m-MIMO赋能的IVLCP系统提供了可靠和精准的信道状态信息和位置感知能力。

通感一体化赋能车联网:应用前景与关键技术

构建高效、安全且智能化的车联网系统是未来实现智慧交通的关键步骤。有限的频带资源和高冗余的硬件设计,对车联网系统的深化进程带来一定影响。随着6G通信技术的发展,通感一体化技术应用成为车联网系统构建的新研究方向。融入通感一体化技术,可以简化车联网系统中的硬件设计,同时实现资源智能配给和高效利用,推动车联网系统进步与发展。首先列举了通感一体化技术在车联网系统中的主要应用场景,然后介绍了融合通感一体化技术的车联网系统基础架构与关键技术,最后总结了在通感一体化车联网系统构建过程中面临的挑战,并对未来的发展方向进行了展望。

新媒体时代下视觉传达设计中的通感体验

目的 -通过研究分析新媒体技术加持下的通感体验和视觉传达设计,将这两者有机结合,以达到传达信息的最佳效果,给受众更好的体验。方法 -本文分析了新媒体时代下通感体验的表达基础和表达形式,以及视觉传达设计因媒介转变衍生出的创新设计形式,并以此为立足点探讨了新媒体时代下视觉传达中通感体验的设计方法。结果 -在新媒体时代下,视觉传达设计想要更加快速有效地传递,必须与多个感官表达相关联,多层次地调动受众的感官机能,更完美地表达出所要传递的信息。

基于OTFS的通感一体化主动信道感知与低空多目标探测

利用正交时频空调制(OTFS,orthogonal time frequency space)作为传输波形的通信感知一体化(ISAC,integrated sensing and communication)系统具有更高的通信资源利用率,成为解决频谱资源短缺的关键技术。随着环境中感知目标数的增加,基站接收到的由多个感知回波信号叠加而成的信号功率差异不明显,采用传统多目标信道感知与目标探测算法会造成误差传递和累积,从而影响系统感知信道参数和目标探测的性能。针对以上问题,提出了一种基于最大似然估计器的多目标信道参数检测与目标探测算法,实现对感知参数估计和目标探测精确度的提升。具体而言,通过对接收到的叠加信号采用并行干扰消除(PIC,parallel interference cancellation)算法,利用从上一轮迭代中得到的结果重建信号,并从接收信号中减去重建的信号,从而提高在感知参数估计和目标探测时回波信号的信干噪比,实现最大似然估计器性能的提升。仿真结果表明,所提算法相较于传统算法能够实现更准确的信道估计和目标探测,并且所提算法具有较好的收敛性,能够有效减少时间开销。

通感一体化技术探讨

从通感一体化工作模式入手,依据感知方式对其工作模式进行了细分;然后进一步分析通感一体化系统模型,分析了无线信号发送、接收处理,以及频域雷达处理过程,包括插值、目标距离和速度估计;然后依据通感一体化技术特点,分析了通感一体化应用场景;最后,基于5G测试验证了通感一体化技术在低空无人机场景的远距离探测和精准跟踪能力,为通感一体化技术落地实施提供了依据。

基于多目标公平感知的通感一体化恒模波形设计

为了同时实现通感一体化系统的通信和感知功能,针对多目标的公平感知和多用户符号的无错误传输问题,提出一种基于多目标公平感知的通感一体化恒模波形设计方法。该方法在考虑多用户数据符号无错误传输和波形恒模约束的前提下,建立联合波形和信号缩放因子优化的通感一体化波形设计模型。针对波形和信号缩放因子变量耦合的约束条件,利用交替优化算法进行处理。在优化波形子问题中,首先利用优化最小化算法获得原始子问题中目标照射功率和接收回波信噪比的非凸表达式的凸上界,然后利用交替方向乘子法处理发射波形的恒模约束。仿真结果表明,与最大化总目标照射功率和回波接收信噪比的波形设计方法相比,所提方法在仅损失3dB回波信噪比的情况下,能够提升多目标感知公平性,并保证通信数据符号的无错误传输。