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推動人工智慧在無線通訊測試領域的應用
November 2, 2023
當 6G 開發工作展開時,人工智慧(AI)被確認為實現下一代無線通訊所需的關鍵技術之一。這是因為 AI 具有解決業界所面臨的一些更複雜技術挑戰的潛力。但如同許多新技術一樣,要讓 AI 適用於行動通訊,需要政府、產業界、商業和學術界之間進行密切合作。
為了協助有意部署 AI 以提升業務的企業,麻薩諸塞州政府推出了名為 AI Jumpstart 的創新先導計畫。這項新穎的計畫資助波士頓東北大學(NU)建立全新的運算基礎設施,將產業界夥伴與橫跨多個 AI 學門的世界級設施及大學研究人員連結起來。作為產業夥伴,Keysight 自宣佈資助以來便一直參與該專案。
作為州政府經濟發展機構「麻薩諸塞州科技協作組織」(Massachusetts Technology Collaborative)與東北大學之間的夥伴關係,AI Jumpstart 奠基於一項長達 15 年的合作關係之上,該關係持續投資於成功結合企業與產業界的大學研發專案。透過這項計畫,Keysight 與東北大學建立了一個寶貴的產學合作夥伴關係,共同進行 AI 研究。
東北大學 AI Jumpstart 首席研究員 Michael B. Silevitch 表示:「AI Jumpstart 計畫是產業界、學術界以及 Mass Tech/John Adams 創新研究所之間合作的強大典範。我們與 Keysight 的合作提供了一個平台,證明瞭這種方法的極高可行性。」
推進 AI 學習
為了實現 5G+ 和 6G,Keysight 與東北大學合作找出一個 AI 可以協助解決的技術挑戰:無線通訊系統需要如何調整,才能與雷達訊號共存?
東北大學無線物聯網研究所(WIoT)副所長 Josep M. Jornet 表示:「Keysight 與東北大學的研究人員和學生合作,定義了有助於最佳化無線網路部署測試技術的範圍、情境與資料集。該專案呼叫了從東北大學 RF Colosseum 產生的 5G 資料集以及透過 Keysight PathWave 軟體定義的代表性雷達進行 AI 學習。」
一旦情境設計完成,由 Keysight 所建立的高優先級雷達訊號便被導入 RF Colosseum 位於義大利羅馬的即時 LTE 商業頻譜情境中。
其輸出結果是一個 I/Q 資料集,隨後被用於 AI 學習。AI 演算法處理了這些 I/Q 取樣,分析 5G 網路內的傳輸量、功率和資源分配。資料取樣的樣本如下所示:
東北大學 WIoT 主任 Tommaso Melodia 解釋瞭這項研究的重要性:「Keysight 與東北大學在無線研究與工業應用的射頻/微波教學和測試目標上不謀而合。頻譜共享將成為 5G 及未來世代的關鍵技術,我們對 I/Q 資料取樣進行 AI 學習,以透過最佳資源分配實現頻譜共享,從而最大化傳輸量並最小化功耗。」
將 AI 學習帶入產業界
透過 AI-Jumpstart 分析,隨著頻譜運作朝向更寬頻寬、更高頻率和更複雜環境發展,Keysight 更深入地瞭解了無線與國防開發人員的測試需求。這種理解將推動 Keysight 對測試解決方案硬體和軟體設計更新的投資,並將 AI/ML 納入未來的測試應用中。
Keysight Technologies 6G 計畫經理 Roger Nichols 表示:「AI 學習到的模式將協助 Keysight 開發更先進的寬頻、即時擷取分析與閉迴路測試應用。Keysight 將能夠把這些技術納入新的頻譜管理測試方案中,幫助設計人員更快速、更準確地識別、分類和優先處理感興趣的訊號及波形特性。」
此外,Nichols 表示,早期採用這些 AI 測試進展,將使商業和國防開發人員能夠及早驗證新的硬體、軟體/韌體以及訊號處理演算法,從而在複雜且不斷演進的頻譜共享與共存環境中展示並證明其效能。
賦能學生學習
雖然 AI Jumpstart 計畫的主要核心在於協助企業部署 AI,但該專案在定義學生及產業工程師針對這項新技術所需的培訓方面同樣價值非凡。
MassTech 創新研究所所長 Pat Larkin 表示:「我們代表麻薩諸塞州推出這項計畫,透過將本州企業與東北大學的頂尖研究人員聚集在一起,以推動州內企業對 AI 的採用與整合。我們對 Keysight 專案的進展感到振奮,因為它展現了這項研究對公司產品的直接影響,而同樣重要的是,它與東北大學這類人才培訓中心建立了緊密的關係,學生們能夠透過參與這類專案獲得真實世界的專業知識。」
東北大學 AI Jumpstart 主任 Carey Rappaport 表示:「擁有像 Keysight 這樣的產業夥伴參與 mmWave 和 6G 無線技術測試、教學與研究,對於最佳化及定義無線網路標準與效能具有極高的價值。"Keysight 核心的射頻與微波量測科學知識,結合東北大學的太赫茲(THz)專家與測試台,激發學生投入相關課程與職涯,並以教學和測試技術支援麻薩諸塞州的產業工程師。」
對 Nichols 而言,這正是 Keysight 喜歡透過合作來創造新技術的方式。
他說:「我們很高興能透過更深入地瞭解軟體、韌體和演算法設計對通訊鏈路效能的影響,來協助射頻/微波工作人力成長。透過這項持續進行的合作研究專案,我們正在探索如何使用與部署這些技術,同時賦予下一代工程師實現下一次飛躍所需的技術技能。」