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回顧:6G關鍵技術新突破!張平院士:可在4G鏈路上實作6G傳輸能力

2024-07-14科技

資訊科技的飛速發展,讓人們的生活日新月異。從 1G到5G的每一次技術升級,都帶來了翻天覆地的變化。如今,6G的呼聲日益高漲,而在這場技術革命的前沿,語意通訊技術嶄露頭角。北京郵電大學教授、中國工程院院士張平及其團隊,正是這一領域的先行者和拓荒者。



1948年,克勞德·夏農發表了【通訊的數學理論】,標誌著消息理論的誕生。夏農公式為現代通訊奠定了基礎,使得通訊技術在過去幾十年裏迅猛發展。隨著科技的發展,經典消息理論的局限性逐漸顯現出來,通訊系統正逼近理論極限。如何突破這一極限,成為整個通訊業界共同關註的科學難題。


張平院士團隊提出的語意消息理論,為這一難題提供了一條全新的解決路徑。與傳統消息理論不同,語意消息理論不僅關註數據的傳輸,還強調數據的 「意義」或「語意」內容。換句話說,語意消息理論更關註資訊傳輸的理解和處理,而不僅僅是數據的準確傳遞。


基於語意消息理論,張平院士團隊搭建了國際第一個面向 6G通訊與智慧融合的外場試驗網。該試驗網驗證了語意通訊在4G鏈路上可以達到6G傳輸能力,這一突破使得語意通道容量超越了夏農極限,提升了通訊系統的容量、覆蓋和效率等核心指標,效能提升達十倍之多。


語意通訊技術的實驗證明了其可行性。與傳統通訊技術相比,語意通訊具有更高的傳輸效率和可靠性。由於只傳輸重要的語意資訊而不是全部資訊,語意通訊對傳輸頻寬的需求較低,大大提高了傳輸效率。在實際套用中,這一技術可以廣泛套用於沈浸式視訊傳輸、無人車聯、無人機網路等場景,展示出其強大的潛力。


6G的發展正處於關鍵技術遴選的視窗期。根據3GPP分享的6G標準時間表,2024年9月將啟動6G業務需求研究,2025年6月啟動6G技術預研,2027年上半年啟動6G標準制定,2029年完成6G基礎版本標準。張平院士介紹,現代語意通訊關鍵技術已經成為6G標準化組織關註的候選技術,國內外多家單位積極參與了技術提案的送出。


6G的發展行程中,芯片制程的限制是一大挑戰。傳統通訊技術對芯片制程要求高,導致能耗大、成本高。張平院士團隊提出的語意通訊技術,透過「先理解,後傳輸」的新範式,顯著降低了對芯片制程的依賴,實作了在4G鏈路上達到6G傳輸能力。這一技術突破,為通訊系統的低功耗、高效率發展提供了新的可能。


人工智慧的飛速發展,為語意通訊提供了強有力的支持。透過先進的演算法和算力,人工智慧能夠有效提取影像、文本和語音的語意資訊,使語意通訊在工程層面成為可能。張平院士也指出,通訊需要考慮成本和便攜性,大模型並不適用於無線通訊領域。因此,小模型、微模型將成為語意通訊實際套用中的主要形式。


語意通訊在智慧時代的套用前景廣闊。無人機、元宇宙等領域的智慧體之間的通訊需求日益增加,語意通訊可以有效解決這些智慧體之間的通訊問題。在智慧時代,不再僅僅是人與人之間的理解,還包括人與機器、機器與機器之間的理解。語意通訊透過傳遞模型和含義等資訊,解決了人工智慧在通訊中的最後一公裏問題。


語意通訊技術的資源節省優勢不可忽視。與傳統通訊技術相比,語意通訊大幅減少了頻寬需求和能耗。張平院士團隊透過實驗證明,基於 4G鏈路實作6G傳輸能力,對芯片制程的要求大大降低,體現了語意通訊技術在資源利用上的高效性和可行性。


在國家層面,語意通訊技術得到了廣泛支持。目前,國家已成立了針對語意通訊國際標準化的任務組,營運商、裝置商、終端廠商等多家單位積極參與,完成了大量技術提案。語意通訊技術在未來有望成為 6G國際標準,推動中國在通訊領域的國際競爭力。


語意通訊技術的提出,不僅是從 0到1的理論突破,更是中國在通訊基礎理論上的重要進展。張平院士指出,過去中國的產業發展呈現倒三角形結構,套用和裝置較為先進,但在基礎理論和作業系統等方面相對薄弱。語意通訊理論的提出,使中國在通訊基礎理論上站在了國際前沿,推動了產業的全面發展。


張平院士團隊的重要論文【語意通訊的數學理論】,詳細揭示了語意資訊的本質特征,建立了完整的語意資訊理論框架。這一理論突破了傳統通訊系統的理論極限,為未來通訊技術的發展提供了新的思路和方向。

在語意通訊研究中,張平院士團隊提出了多項關鍵技術,包括語意基、非線性變換編碼、模分多址 (MDMA)、語意全雙工(SDD)等。這些技術在語意通訊系統設計中發揮了重要的支撐作用,推動了語意通訊技術的實際套用和發展。

總結來看,語意通訊技術的提出和發展,是中國通訊技術領域的一次重要突破。張平院士團隊透過理論研究和實驗驗證,證明了語意通訊技術的可行性和先進性。未來,隨著 6G標準的制定和推廣,語意通訊技術有望成為通訊領域的核心技術,推動中國在全球通訊技術競爭中占據有利地位。正如古人所言,「工欲善其事,必先利其器」,語意通訊技術的成功,為中國通訊技術的發展提供了堅實的基礎和廣闊的前景。