C114訊 12月24日消息（顏翊）12月19日，以“6G通感算智融合創(chuàng)新，引領(lǐng)未來通信新潮流”為主題的第三屆6G前沿技術(shù)與趨勢論壇在北京召開。本屆論壇由北京市科學(xué)技術(shù)委員會、中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會指導(dǎo)，由中關(guān)村泛聯(lián)移動通信技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用研究院（以下簡稱“中關(guān)村泛聯(lián)院”）主辦。論壇歷時(shí)兩天，深度研討“6G+AI融合”“通信與算力融合”“通信與感知融合”等關(guān)鍵技術(shù)方向和發(fā)展路徑，推動形成6G通感算智融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)共識。
在6G+AI融合發(fā)展分論壇上，中關(guān)村泛聯(lián)院副院長、北京郵電大學(xué)教授許曉東發(fā)表演講，從空口和網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面，分享了面向ComAI框架的語義通信技術(shù)方案。
他指出，通信行業(yè)一直遵循香農(nóng)信息論，但近年來智能技術(shù)的融合為通信發(fā)展帶來了新的思路。張平院士提出的ComAI基礎(chǔ)融合框架就是自然智能與人工智能融合發(fā)展并于通信技術(shù)深度結(jié)合的產(chǎn)物，語義通信也是智能通信融合的典型技術(shù)。
從語義通信國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，語義通信的研究已向多個(gè)方向拓展：從單模態(tài)到多模態(tài)再到跨模態(tài)，從信息恢復(fù)、重建到生成，從傳輸效率提升到沉浸交互式體驗(yàn)增強(qiáng)等，包括美國、歐洲等多個(gè)國家和地區(qū)正在加快布局智能與通信融合，搶占領(lǐng)先地位。中國也成立了IMT-2030語義通信任務(wù)組，積極推進(jìn)面向標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)研究。
語義通信空口四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)
許曉東表示，基于語義通信的ComAI新型空口可以充分利用語義信息的高維度特征，采用信源信道聯(lián)合處理等技術(shù)，降低傳輸帶寬需求，實(shí)現(xiàn)簡約設(shè)計(jì)，且各模塊可與傳統(tǒng)通信技術(shù)兼容。
首先是模分多址技術(shù)（MDMA），以語義角度以模型方式將信源高維度信息提取，進(jìn)而構(gòu)建針對多模態(tài)信源和信道特征的模型信息空間，基于智能技術(shù)賦能，充分利用信源信道語義域特征實(shí)現(xiàn)多用戶區(qū)分，可以有效提高上下行多用戶適配域。仿真結(jié)果表明，MDMA方案在獨(dú)立部署時(shí)較OFDM和NOMA方案有較大的性能增益。此外，將MDMA方案與現(xiàn)有NOMA方案疊加部署時(shí)，性能還可以獲得進(jìn)一步提升。
第二是語義模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以將語義通信系統(tǒng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為語義數(shù)字信號，兼具信道編碼能力，在不同信道噪聲與數(shù)字調(diào)制方式下提高應(yīng)對噪聲的魯棒性。同時(shí)可以設(shè)計(jì)新的端到端離散訓(xùn)練框架，能夠在各種信道條件下高效且穩(wěn)健地收斂。基于該技術(shù)的數(shù)字語義通信系統(tǒng)能夠顯著降低由語義量化所帶來的性能損失，相較于已有量化算法，語義模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)具有更強(qiáng)的抗噪聲能力和魯棒性。
第三是語義知識庫技術(shù)，通過挖掘信源、信道及任務(wù)的語義知識，可以構(gòu)建多層級語義知識庫及輕量化部署機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多層級語義信息統(tǒng)一標(biāo)識，進(jìn)而設(shè)計(jì)基于語義知識庫的信源信道聯(lián)合編碼方案、基于語義知識庫的多/跨模態(tài)語義傳輸，并構(gòu)建語義知識庫輔助的數(shù)字語義傳輸系統(tǒng)。
第四是語義級反饋重傳機(jī)制，可以結(jié)合編碼分布和信道噪聲的分布計(jì)算接收信號的語義互信息，通過語義互信息與發(fā)送編碼語義熵的占比大小判斷接收的信號可靠性。語義重傳數(shù)據(jù)時(shí)預(yù)設(shè)語義熵總量，按照語義互信息量排序進(jìn)行傳輸，直至累積傳輸?shù)幕バ畔⒘窟_(dá)到語義熵總量的預(yù)設(shè)比例。這一機(jī)制使得傳輸效率實(shí)現(xiàn)顯著提升，高信噪比情況下相比現(xiàn)有方案，傳輸效率大幅提高，低信噪比情況下傳輸效率平均可提升50%。
語義智簡網(wǎng)絡(luò)四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)
在ComAI框架面向網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)方面，許曉東介紹了智簡網(wǎng)絡(luò)概念，基于語義模型體系的智簡網(wǎng)絡(luò)是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)語義承載模型的分發(fā)、更新與演化。智簡網(wǎng)絡(luò)包括三層架構(gòu)，語義信息自下而上匯聚，可逐層按需求更新模型，以適應(yīng)6G多樣化場景需求。他詳細(xì)介紹了語義智簡網(wǎng)絡(luò)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括模型傳輸、模型更新、模型切分和模型賦能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。
一是面向語義通信的高效智簡模型傳輸技術(shù)，提出了時(shí)延容忍約束的模型傳輸方案，可以充分考慮語義模型性能及傳輸性能需求，聯(lián)合優(yōu)化模型選擇與資源分配。
二是面向模型時(shí)效性的語義模型更新技術(shù)，針對承載語義的模型更新的算力制約及模型更新質(zhì)量、推理性能等關(guān)聯(lián)因素，提出了基于時(shí)效性的模型更新技術(shù)，構(gòu)建了云-邊-端協(xié)同模型訓(xùn)練更新架構(gòu)。
三是面向語義通信模型切分的多路徑傳輸技術(shù)，針對模型體量過大造成終端設(shè)備難以直接運(yùn)行的難題，將模型切分為基本分量和增強(qiáng)分量，提出了基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的模型切分多路徑傳輸方案，可以有效緩解大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)模型部署的通信負(fù)擔(dān)。
四是面向任務(wù)和語義感知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分析與優(yōu)化，針對面向任務(wù)的語義通信需求，分析了基于邊緣服務(wù)器部署密度的語義模型成功部署概率，設(shè)計(jì)了面向語義通信的智簡網(wǎng)絡(luò)能效優(yōu)化方案。
語義通信正面向6G的標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)
當(dāng)前，語義通信關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成為6G標(biāo)準(zhǔn)化組織關(guān)注的候選關(guān)鍵技術(shù)，我國已成立了IMT-2030語義通信任務(wù)組，國內(nèi)外運(yùn)營商、設(shè)備商、終端廠商及科研院所等成員已近40家。
許曉東介紹，我國已經(jīng)搭建了國際首個(gè)語義通信端到端原型平臺，基于真實(shí)無線環(huán)境實(shí)現(xiàn)了端到端語義通信傳輸能力的驗(yàn)證，并在本次大會期間發(fā)布了基于該平臺的視覺信息語義傳輸原型平臺，支持高清圖片、視頻彩鈴、2K高清視頻等多種視覺信源模態(tài)的高效傳輸。據(jù)悉，這一平臺已在中國移動的視頻彩鈴業(yè)務(wù)中得到應(yīng)用，提升了窄帶高清的用戶體驗(yàn)，實(shí)際傳輸效率提高10%。此外，該平臺還可應(yīng)用于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的高效傳輸，實(shí)現(xiàn)了超高壓縮比和良好的接收圖像質(zhì)量。
基于ComAI框架，北郵和中關(guān)村泛聯(lián)院率先搭建了國際首個(gè)面向6G智能與通信融合的外場試驗(yàn)網(wǎng)，目前正進(jìn)一步擴(kuò)大試驗(yàn)規(guī)模。他期望基于泛聯(lián)院和6G協(xié)同創(chuàng)新基地，集聚創(chuàng)新資源，打造開放的聯(lián)合研發(fā)、驗(yàn)證環(huán)境，開展產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)化，支撐未來6G更好地賦能千行百業(yè)。
