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MATLAB 助力 AI 赋能无线通信系统

第 1 章

将 AI 集成到无线通信系统中

移动无线技术正在从 5G 向 5G-Advanced 和 6G 演进。这些技术将催生新的工业应用和社会趋势，如自动驾驶汽车、智能工厂和虚拟医疗。因此，这就增加了无线系统设计的复杂性，并让人们对网络质量、可靠性和灵活性的期望值更高。

技术的进步无疑也增加了无线系统和网络的复杂性，因为参数范围有所扩大，而这些参数需要引入、持续监控并加以调节，才能确保整个系统的质量。

示例包括：

  • 天线随大规模 MIMO（多输入多输出）的出现而增多
  • 频谱频率更多，如毫米波
  • 信道条件因位置而异
  • 用户数量和用户密度不断增加
  • 用例越来越多，涵盖机器对机器、人对机器、人对人以及定向通信等模式
象征新技术的图标。

趋势包括自动驾驶汽车、V2X、智能工厂、自主机器人、无人驾驶飞机、蜂群无人机、虚拟外科手术机器人和高速卫星数据传输。

为了践行这些新无线技术的承诺，工程师必须找到优化这些系统并配置其参数的方法。但是，应对这些设计挑战涉及复杂的工作，这是对人类思维极限的一种考验。基于规则的传统数学方法将显得捉襟见肘。

现在是跳脱传统方法、考虑使用人工智能 (AI) 方法的最佳时机。

AI 最适用于解决多个维度和复杂动态特性方面的问题。通过使用 AI 模型在无线网络中执行关键函数，您可以完成以下任务：

  • 提高无线系统效率。
  • 降低计算复杂度和资源使用量。
  • 针对环境变化（从太阳耀斑到放大器过热）不断做出补偿。
  • 将不断变化的信道条件考虑在内。

AI 可以帮助解决诸多设计难题：

AI 还可以帮助您满足日益增长的定位需求：

AI 还能用于对哪些对象建模？

本电子书将引导您完成基于 AI 的 5G 信道估计模型的开发，并说明 AI 模型如何帮助提高网络整体性能。

MATLAB 让 AI 应用更轻松

借助 MATLAB®，即使您没有机器学习或深度学习方面的经验，也可以打造基于 AI 的解决方案。MATLAB 便于您将基于 AI 的系统设计轻松集成到工作流中。

MATLAB 支持迭代设计、测试和部署过程，使您能够持续改进您的 AI 模型，将它们集成到您的系统中以进行测试和验证，并将其部署到生产网络。

数据准备

信号处理图标

数据清洗和准备

人员图标

人类洞察力

Simulink 图标

仿真生成

AI 建模

深度学习图标

模型设计和调节

服务器图标

硬件加速

网络图标

互操作性

仿真和测试

大数据图标

与复杂系统集成

Simulink 图标

系统仿真

验证和确认图标

系统验证和确认

部署

嵌入式系统图标

嵌入式设备

企业 IT 系统图标

企业系统

云图标

边缘、云和桌面端

使用 MATLAB，您能够：

  • 准备数据
    • 使用支持的硬件采集空口信号，以创建用于训练 AI 模型的数据。
    • 使用无线波形发生器，针对 5G、LTE、WLAN、蓝牙等各种技术以及 DVB、CCSDS 和 GPS 等各种卫星通信标准，生成特定于标准的数据/波形以及自定义波形。
    • 通过向生成的信号添加射频损伤和信道模型来增强信号空间，从而使您的数据集真实稳健。
    • 使用信号标注器，将您的领域专业知识运用于信号标注，并将人类智能添加到从无线系统采集的数据中。
  • 创建 AI 模型
    • 使用深度网络设计器和试验管理器，将经过简化的可重用训练、仿真和测试工作流应用于各种无线应用。
    • 将自定义层添加到深度学习设计中
  • 仿真和测试
    • 仿真包含 AI 模型的端到端无线系统。
    • 快速评估 AI 模型对系统行为的影响，并通过迭代改进设计。
    • 使用空口信号验证和调节 AI 模型和系统。
  • 部署模型
    • 为特定的目标硬件自动生成代码。
    • 部署到嵌入式硬件或云。