6G物理层AI关键技术白皮书 中国移动通信有限公司研究院 东南大学、清华大学·目录 1.前言.........................................................................................................................................1 2.物理层AI工作原理...............................................................................................................2 2.1无线通信系统引入AI技术的价值...............................................................................2 2.2物理层AI技术的定义和基本工作流程.......................................................................3 2.3物理层AI在无线通信网络中的作用...........................................................................4 3.基于AI的发射机/接收机技术.............................................................................................5 3.1基于AI的端到端通信链路设计...................................................................................5 3.2基于AI的发射机/接收机模块算法设计.....................................................................6 3.3小结.................................................................................................................................8 4.基于AI的大规模MIMO技术.................................................................................................9 4.1基于AI的CSI反馈.......................................................................................................9 4.2基于AI的信道估计.....................................................................................................12 4.3基于AI的信道状态信息预测.....................................................................................13 4.4面向未来的思考：基于AI的终极大规模MIMO技术...............................................14 5.无线AI算法评估准则、数据集、与泛化性.....................................................................14 5.1无线AI方案的评估指标.............................................................................................15 5.2数据集的建立准则.......................................................................................................17 5.3AI模型的开放性..........................................................................................................18 5.4泛化性提升技术...........................................................................................................18 5.5小结...............................................................................................................................19 6.未来研究与标准化展望.......................................................................................................20 7.总结.......................................................................................................................................21 8.白皮书贡献单位...................................................................................................................22 缩略语列表...............................................................................................................................24 参考文献...................................................................................................................................25中国移动 6G物理层AI关键技术白皮书（2022） 11.前言 加快发展新一代人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是赢得全球科 技竞争主动权的重要战略抓手。面向2030+，6G有望在5G的基础之上全面实现 数字化，推动社会走向“数字孪生，智慧泛在”的愿景。为了实现这个美好愿景， 人工智能技术有望发挥重要作用。 现阶段将AI技术应用在无线网络中将有助于更精准地预测业务特征、用户 移动性、用户行为、信道环境等信息，最终通过智能资源管理与调度机制保证更 好的服务质量和用户体验，实现更好的公平性和系统资源利用率，促进无线通信 网络的开放与智能。长期来看，基于AI的无线网络设计有助于实现通信协议的 自动升级，从而有效降低网络部署与运维成本，实现移动通信产业的可持续发展。 目前AI技术已经开始在核心网、网管网优、接入网等领域发挥积极作用。 基于AI的空口传输技术（尤其是物理层AI技术）近年来已取得显著进展。大量 研究表明，将AI技术融入到新型编码调制、多址、波形设计、预编码、信道估 计、信号检测等物理层模块设计中，可带来显著的性能增益。以ITU、3GPP、 IMT-2020，IMT-2030等为代表的多个行业组织已经在数据集构建、评估准则、 典型用例等重要课题上开展深入研究，为将来无线AI技术的实际应用打下了重 要基础。然而，不可否认的是，业界在无线AI技术方面的研究仍面临诸多挑战： 缺乏科学公开的数据集：不同研究机构采用的数据集并不统一，研究结果难 以相互验证； 无线AI数据和应用具备自己独特的特征，如何将图像与语音处理领域的经 典AI算法与无线数据以及无线领域专家知识进行有机融合尚不明确； 无线通信系统的显著特征之一是通信场景复杂多变（室内、室外、高铁等） 与业务形式多样，如何让无线AI方案在有限算力前提下适用于多种通信场 景与业务形式，是业界目前需要克服的重要挑战； 无线AI的链路级和系统级性能上界尚不明确，在综合考虑算力、功耗、数 据集、信令开销等成本的前提下，AI方案对比传统基于专家知识的设计是否 有性能增益等重要问题还缺乏系统科学的分析与论证，这是无线AI未来标中国移动 6G物理层AI关键技术白皮书（2022） 2准化和产业化落地的先决条件。 无线AI是通信界重点的研究方向之一，在中国移动发布的《2030+愿景与需 求白皮书》、《2030+网络架构展望》和《2030+技术趋势》等白皮书的基础上， 本白皮书聚焦目前备受关注且颇具挑战的物理层AI技术，尝试回答业界普遍关 心的AI数据集、算