中国通信学会-通信理论与信号处理领域前沿报告（2019）-2019.12-28页_776kb

通信理论与信号处理领域前沿报告（2019年）总结

核心内容概述

《通信理论与信号处理领域前沿报告》由中国通信学会通信理论与信号处理专业委员会于2019年12月发布，旨在分析全球通信技术的发展态势及我国现状，预测未来技术趋势，探讨通信信号处理中的重大难题，并提出技术和产业政策建议。报告内容涵盖通信理论、智能通信、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方向，为高校、研究机构以及相关产业提供参考。

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）

• 目标：实现空口时延1ms，端到端时延<10ms，可靠性≥99.999%。
• 挑战：需解决时延、可靠性等多维性能指标的非线性关系，以及网络流量高动态性、控制信息随机性等问题。
• 研究方向：
  • 动态通信系统分析方法（如随机网络演算、及时吞吐量）
  • 传输协议设计（数据复制传输）
  • 控制信息与通信数据的协同优化
  • 高可靠低时延通信的全要素实现（如远程医疗、自动驾驶）

2. 智能通信与网络

• 趋势：AI/ML与通信技术的深度融合，推动网络智能化。
• 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（如边缘计算与AI/ML结合）
  • 智能体交互为代表的新服务（如强化学习与情感交互）

3. 跨模态通信

• 目标：实现多模态（听、看、触、嗅、味）信息的高效传输与沉浸式体验。
• 挑战：不同模态信息感知机理差异大，缺乏统一表征模型，传输保障难度高。
• 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（如z编码）
  • 多模态异构码流按需调度技术与传输协议设计
  • 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，适合物联网应用。
• 挑战：无线能量采集、信号检测、多址接入、安全技术等。
• 研究方向：
  • 不同新型反向散射通信中的信号检测方法
  • 联合无线能量采集技术的反向散射网络
  • 多址接入技术（如非正交多址接入）
  • 安全技术（如防止信息窃听与干扰）

5. 量子通信与计算

• 领域：量子通信（密钥分发、隐形传态）与量子计算（量子算法、量子机器学习）。
• 目标：实现安全、快速的信息处理与传输。
• 研究方向：
  • 量子密钥分配（QKD）技术
  • 量子机器学习算法（如Grover搜索算法）
  • 量子网络与体系结构搭建（如基于腔QED和冷原子系综的量子网络）

二、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

• 发展趋势：无蜂窝Massive MIMO、波束空间MIMO、大型智能表面（ILS）。
• 研究方向：
  • 导频设计与信道估计技术
  • 预编码与空分多址传输技术
  • 多天线系统中的无线资源管理
  • 透镜天线阵列与波束空间MIMO处理技术

2. 面向视频的点云压缩技术

• 挑战：点云数据量增长快，存储与传输成为瓶颈。
• 研究方向：
  • 点云数据组织方法（文件管理、数据库混合管理）
  • 海量点云数据压缩方法（如基于三维网络、三角剖分）
  • 实时预测与调度方法（如可见性剔除、模型分割、分块调度）

3. 带核窗口的滑动离散傅立叶变换（SDFT）

• 问题：传统窗函数破坏SDFT的滑动特性，影响计算效率。
• 研究方向：
  • 窗函数选取（如汉宁窗、平顶窗）
  • 计算复杂度上下限分析
  • 技术应用（如音频信号处理、视频压缩）

4. “模拟-数字信号”一体化压缩

• 目标：在低于奈奎斯特速率下实现信号的高效压缩。
• 研究方向：
  • 失真率、码率与采样率之间的关系
  • 联合采样和量化估计的信号恢复
  • 冗余信号的感知与删除（如基于JND模型）

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方向，包括超可靠低延迟通信、智能通信与网络、跨模态通信、新型反向散射通信以及量子通信与计算。报告强调了技术融合与创新在推动通信产业发展中的关键作用，并提出了多项关键技术的研究方向与应用前景，为未来通信技术的演进与实际部署提供了理论支持与实践指导。