Forestil dig en verden, hvor et meget intelligent trådløst system kan overvåge miljøet og bekæmpe forurening, kan sende en konvoj til at transportere flere mennesker og også kan hjælpe med at finde forsvundne småbørn, fordi det kan identificere hvem som helst, hvor som helst. Sjette generation af trådløs (6G) er lige rundt om hjørnet, og forskere ved Southern Illinois University (SIU) i Carbondale i USA studerer de vigtigste links, der får det til at fungere.
Gayan Aruma Baduge, lektor ved School of Electrical, Computer and Biomedical Engineering ved SIU, leder et internationalt forskerhold, der arbejder med denne forskning. Holdet modtog $1,13 millioner i finansiering. Teammedlemmer omfatter SIU og Villanova University i USA, samt Aalto University i Finland.
Det treårige projekt har til formål at studere AI-assisteret datakommunikation og radarsensorsystemintegration til 6G-teknologi.
"Dette er et unikt forskningspartnerskab, der forbinder EU og USA med fokus på at fremme kunstig intelligens og integreret sansning og kommunikation." sagde Baduge.
Ud over de tale- og datakommunikationstjenester, der i øjeblikket er i brug, forventes 6G-teknologien at omfatte registreringsfunktioner såsom højpræcisionssporing og kortlægning af lokaliteter, områdebilleddannelse og drift af autonome køretøjer, herunder "platooning", hvor flere køretøjer er fungeret sammen som en enhed.
AI-drevne 6G-løsninger
Drevet og styret af avanceret kunstig intelligens vil teknologien også være i stand til at udføre nye funktioner relateret til overvågning, herunder at detektere de typer af bevægelser eller aktiviteter, som mennesker kan udvise, samt identificere den person, der udfører disse bevægelser eller aktiviteter. Denne evne i systemet er designet til at udtrække, klassificere og forudsige typiske bevægelser af den menneskelige krop, såsom at stå, sidde, gå, hoppe, smile eller græde.
Baduges arbejde fokuserer på at udvikle det teoretiske grundlag for teknologien, designe trådløse systemer, der er i stand til at integrere mobilkommunikation og miljømæssig billeddannelse og sansning i fremtidige systemer. Integrationen af systemet vil forbedre effektiviteten og funktionaliteten.
"Et trådløst 6G-system med integrerede registrerings- og kommunikationsmuligheder kan bruges til miljøovervågning, køretøjsnetværk og fjernmåling," siger Baduge, "og det vil også lette skabelsen af smarte byer og samtidig forbedre industri, fremstilling og landbrug."
En nøgle til at gøre 6G til alt, hvad det lover, er at drage fordel af lighederne mellem eksisterende radiosensing og kommunikationssystemer. Disse systemer har delt eller deler spektrum, hardwarearkitekturer og informationsbehandlingspipelines.
Baduge ønskede at designe en struktur, der mere formelt ville kombinere de to systemer til en enkelt hardwareplatform ved hjælp af en samlet bølgeform og transmissionsstrategi styret af AI. Et sådant system ville være mere i stand til at behandle signaler fra en række forskellige sensorer, mens det også håndterer almindelige mobiltelefoner og datatransmissioner.
Integration af cellulær kommunikation og radarsensorsystemer
Historisk set blev radiosystemer til cellulær kommunikation og radarsensor designet og drevet uafhængigt. Disse systemer bruger forskellige bølgeformer, ikke-overlappende radiobånd og separate hardwareplatforme.
Det nuværende avancerede 5G trådløse kommunikationssystem er hovedsageligt designet og optimeret til mobil mobilkommunikation. Efterspørgslen efter højere datahastigheder og antallet af tilsluttede trådløse enheder er imidlertid stigende, og for at imødekomme denne efterspørgsel bruger ingeniører store antennesystemer, der opererer ved højere frekvenser.
"Det elektromagnetiske spektrum, eller radiobånd, til kommunikations- og sensing-formål er en ekstremt knap og dyr ressource," siger Baduge, "og konsolidering af kommunikations- og sansningsopgaver i den samme hardwareplatform kan i høj grad forbedre effektiviteten." "Dette design er også mere omkostningseffektivt, fordi dyrt RF-udstyr kan genbruges til kommunikations- og registreringsformål.
Integrationsudfordringer
Det er udfordrende at integrere to systemer designet til forskellige ting på grund af de konkurrerende designmål for datakommunikation og radarsensoropgaver.
"På grund af dette anbefaler vi at bruge en række værktøjer såsom kommunikations- og informationsteori, estimering og detektion og datadrevet kunstig intelligens til at overvinde designudfordringer." sagde Baduge.
Baduge håber, at forskningen vil hjælpe med at integrere radiosensing-kapaciteter i 6G-teknologier, herunder cellulære kommunikationssystemer, trådløse LAN'er og industrielle IoT-netværk, samtidig med at omkostningerne holdes lave og spares på spektrum og computerkraft.
