中国通信学会-通信理论与信号处理领域前沿报告（2019）28页_846kb

通信理论与信号处理领域前沿报告（2019年）

核心内容概述

本报告由中国通信学会通信理论与信号处理专业委员会组织撰写，旨在分析全球通信技术与产业发展态势，探讨通信信号处理技术中的重大难题，并提出技术和产业政策建议。报告内容涵盖通信理论发展现状、信号处理技术研究动态及未来方向，涉及超可靠低延迟通信（URLLC）、智能通信与网络、跨模态通信、新型反向散射通信、量子通信与计算等多个前沿技术领域。

主要观点与关键信息

一、通信理论发展现状及方向

1. 超可靠低延迟通信（URLLC）

• 性能指标：空口时延达到1ms，端到端时延小于10ms，可靠性达到甚至高于 $99.999%$。
• 挑战与研究方向：
  • 需要解决时延与可靠性之间的非线性关系。
  • 研究动态通信系统分析方法（如随机网络演算、及时吞吐量）。
  • 设计超可靠低时延传输协议。
  • 协同优化控制信息与通信数据。
  • 构建关键性应用中的全要素通信体系架构。

2. 智能通信与网络

• 技术融合：AI/ML与通信技术的结合，推动网络智能化、自动化发展。
• 研究方向：
  • 人机物协同的感知与执行一体化框架。
  • 网络状态的智能分析与自主管控。
  • 网络运维与管理的智能决策与优化。
  • 以用户为中心的自适应任务重构。
  • 边缘智能技术的部署与应用。
  • 智能体交互为代表的新服务模式。

3. 跨模态通信

• 目标：实现多模态信息（听、看、触、嗅、味）的统一感知与传输。
• 挑战与研究方向：
  • 多模态数据的普适化感知及其表征模型。
  • 多模态数据的混合编码设计。
  • 多模态异构码流按需调度技术与传输协议。
  • 面向沉浸式体验的跨模态信号恢复与重建。

4. 新型反向散射通信

• 优势：低功耗、广覆盖、低成本，是未来物联网的关键技术。
• 研究方向：
  • 不同反向散射通信中的信号检测方法。
  • 联合无线能量采集的反向散射网络。
  • 多址接入技术优化。
  • 信号安全技术研究。

5. 量子通信与计算

• 研究领域：量子通信（密钥分发、隐形传态等）和量子计算（算法、体系结构）。
• 技术挑战：
  • 密钥分发、量子计算算法的优化。
  • 量子网络的搭建与扩展。
• 应用前景：量子网络将支持分布式量子计算、量子模拟等应用。

通信信号处理技术研究动态与方向

1. 面向B5G多天线信号处理技术

• 发展方向：无蜂窝Massive MIMO、波束空间MIMO、大型智能表面（ILS）。
• 关键技术：
  • 导频设计与信道估计。
  • 预编码与空分多址传输。
  • 无线资源管理。
  • 透镜天线阵列与波束空间MIMO处理。

2. 面向视频的点云压缩技术

• 技术难点：点云数据量增长迅速，传统存储和传输方式难以满足需求。
• 研究方向：
  • 点云数据的三维可视化组织方法。
  • 海量点云数据的压缩方法。
  • 实时预测与调度方法，如LOD层级控制、可见性剔除、模型简化等。

3. 带核窗口的滑动离散傅里叶变换（SDFT）

• 技术特点：通过窗函数优化，实现高效频谱分析。
• 研究重点：
  • 窗函数选取与应用。
  • 计算复杂度的上下限分析。
  • 技术在音频、视频信号处理中的应用。

4. “模拟-数字信号”一体化压缩

• 技术原理：联合采样与量化，实现信号的高效压缩。
• 研究方向：
  • 失真率、码率与采样率的关系。
  • 联合采样和量化估计的信号恢复方法。
  • 冗余信号的感知与删除技术。

总结

本报告系统梳理了通信理论与信号处理领域的前沿技术发展方向，重点分析了URLLC、智能通信、跨模态通信、反向散射通信和量子通信与计算等技术的现状与挑战。报告强调，随着5G向B5G演进，通信系统将更加智能化、高效化，同时在信号处理方面也需突破传统方法的局限，实现更优的性能与资源利用。此外，报告指出，跨模态通信与量子技术将为未来信息交互和计算带来革命性变化，而点云压缩、SDFT与模拟-数字一体化压缩等技术则将提升数据处理与传输的效率，推动新一代信息技术的发展。