電子科技大學(xué)特聘教授梁應(yīng)敞:面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能空中調(diào)制技術(shù)
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非常高興能夠有這個(gè)機(jī)會(huì)為大家分享一下我們關(guān)于無線傳輸方面的思考。我們知道工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)非常重要的領(lǐng)域,但是實(shí)際上從傳輸?shù)慕嵌葋碚f,我們知道5G可以從多方面為我們帶來很多的應(yīng)用場景。
第一個(gè)是增強(qiáng)型的寬帶很容易做,從信息論的角度,我們可以很好地設(shè)計(jì),根據(jù)它的需求來設(shè)計(jì)它的帶寬和傳輸?shù)墓β省5荕TC和uRLLC,從5G的角度現(xiàn)在還是有很多東西還沒有完全地標(biāo)準(zhǔn)化,特別是針對我們這樣一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的場景。因?yàn)榈奈锫?lián)網(wǎng)從長遠(yuǎn)來講,需要很多的設(shè)備連接。而且將來很多設(shè)備需要跟我們的分工網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起,所以為我們的通信帶來了很多難題。
特別是我們剛才聽到很多專家都介紹了互聯(lián)網(wǎng),我們在工業(yè)制造,在工廠的通信環(huán)境是非常惡劣的,有的時(shí)候通信兩點(diǎn)一線之間沒有傳輸?shù)奶匦?,有時(shí)候會(huì)有很復(fù)雜的干擾環(huán)境,甚至我們周圍有其他的可能存在的入侵者,來導(dǎo)致我們的通信安全問題。所以針對這一場景,我們在做uRLLC的時(shí)候會(huì)變得更難。為什么?可靠性和時(shí)延是很難同時(shí)達(dá)到的,所以我們作為一個(gè)通信的設(shè)計(jì),從長遠(yuǎn)的角度,我們有沒有更好的辦法實(shí)現(xiàn),這都是我們需要考慮的問題。
另外,針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),我們還有一些其他層面存在的問題,比如說我們的傳感器設(shè)備對能耗的需求。同時(shí),因?yàn)楹芏嗟臒o線網(wǎng)絡(luò)都并存,到底我們有沒有足夠的頻譜資源并存,我們針對未來的物聯(lián)網(wǎng),所有的物聯(lián)網(wǎng)通訊都是一些單獨(dú)給一些頻譜實(shí)現(xiàn)的話,我們需要65赫茲的頻譜實(shí)現(xiàn),這是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的。
還有就是工業(yè)場景,物聯(lián)網(wǎng)做工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有不同種類的設(shè)備,有的需要非常高的物理傳輸,有時(shí)候只是一些機(jī)器健康的跟蹤。這些要求,都使得我們有很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在的很多技術(shù)都可以用,包括傳統(tǒng)的802的技術(shù),分工網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)的實(shí)現(xiàn),但是不同的技術(shù)都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),我們想,我們既要支持高可靠的傳輸,高可靠低時(shí)延,同時(shí)我們還要支持低速率,我們可以考慮利用一些所謂的共生無線電的概念,就是把兩個(gè)通信系統(tǒng)放在一起,這兩個(gè)通信系統(tǒng)可以相互依存,而且有的時(shí)候這兩個(gè)通信,特別是IOT通信和傳統(tǒng)通信,有時(shí)候可以相互幫助,實(shí)現(xiàn)了互惠傳輸?shù)臋C(jī)制。
這兩個(gè)通信系統(tǒng),一個(gè)是主動(dòng)的無線電系統(tǒng),它是一個(gè)傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng),它在發(fā)生端無需一個(gè)完整的發(fā)送鏈路。但是另外一個(gè)系統(tǒng)可以采用被動(dòng)式的傳輸?shù)募夹g(shù),這個(gè)被動(dòng)式傳輸技術(shù),我們在傳輸?shù)臅r(shí)候并不需要很高能耗的無線電發(fā)送設(shè)備,而是采用一些反向調(diào)制的技術(shù),可以降低功耗,可以使得我們的傳輸依賴于另外一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。其實(shí)這個(gè)系統(tǒng)這幾年受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,特別是2013年的時(shí)候有一篇文章,IOT通訊可以依賴室外的電視信息傳輸。
基本原理就是說我們可以通過一個(gè)反測設(shè)備,有兩種狀態(tài),一種是反測信號(hào),另外一種沒有反測信號(hào),我們可以檢測這兩個(gè)信號(hào)的能量差別,區(qū)別我們的信號(hào)是零還是一。當(dāng)然也有的方法是反測試信號(hào)轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)頻段,這樣就可以避免原有的通信系統(tǒng)帶來的干擾了。
總的來講,現(xiàn)有的技術(shù)有兩個(gè)技術(shù)難題,一個(gè)是我們已有的通信技術(shù),會(huì)對IOT帶來很大的干擾。另一方面就是我們?yōu)榱吮苊飧蓴_,我們需要引用新的頻段來進(jìn)行通訊。當(dāng)然后來也有一些技術(shù)解決OFDM信號(hào),在3G、4G,或者是未來5G普及的信號(hào),我們可以通過OFDM的信號(hào)特征做一些所謂的干擾抵消,我們設(shè)計(jì)一個(gè)IOT的傳輸波形,把我們的干擾給去掉。
通過這樣一個(gè)干擾抵消技術(shù),我們可以提高IOT的傳輸距離,以及傳輸速率。另外一個(gè)可以做的事,就是我們可以采取認(rèn)知反向通信網(wǎng)絡(luò)的概念,這個(gè)概念的主要原理就是說我們可以把這樣一個(gè)IOT傳輸跟我們的傳統(tǒng)通訊結(jié)合在一起。
在家庭環(huán)境下,我們可以來上網(wǎng),另一方面可以把家庭的IOT的設(shè)備也搜集起來。我們做的研究發(fā)現(xiàn),如果把這樣的家庭環(huán)境的Wifi的傳輸,以及其他的IOT設(shè)備的傳輸同時(shí)放在一起的話,IOT傳輸對我們這樣一個(gè)Wifi的傳輸會(huì)帶來好處。同時(shí)我們可以降低IOT傳輸速率,更好地服務(wù)于我們這樣一個(gè)Wifi系統(tǒng)的傳輸。我們也做了一些分析,我們發(fā)現(xiàn)在新的IOT傳輸當(dāng)中,是原有通信系統(tǒng)的一個(gè)所謂的新的信號(hào)路徑,通過這樣一個(gè)路徑我們可以提高系統(tǒng)的分級(jí)效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)我們的系統(tǒng)性能的提高。還有一個(gè)就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的低時(shí)延要求非常高,低時(shí)延我們可以考慮怎么去在信號(hào)設(shè)計(jì)的降低,我們可以考慮在接收端利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法,很好地設(shè)計(jì)這樣一個(gè)接收,我們對它的需求就可以大大降低了。
我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)在這個(gè)領(lǐng)域可以帶來很多的好處,特別是我們通過機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)中的聚類的方法,來區(qū)別IOT的信號(hào)到底有沒有。我們可以把原來設(shè)計(jì)的問題變成一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)中的聚類問題,提高我們對開銷的需求。我們一方面可以降低它的開銷,使得我們降低時(shí)延,會(huì)帶來好處。同時(shí)我們也可以很好地提高這樣的一個(gè)性能,所以這里介紹了一下在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,怎么把所謂的頻譜的問題,以及對能耗需求的問題放在一起來思考。我們發(fā)現(xiàn)我們可以通過整合,把兩個(gè)通信系統(tǒng)綁在一起。一方面降低對頻譜的需求,同時(shí)對于功耗的需求也可以達(dá)到最低的量級(jí),謝謝大家。
(審核編輯: 智匯小新)
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