人工智能与5G通信技术的互惠发展

文/穆柯舟 马勇虎

1 引言

人工智能是一种模拟人类行为的学科，它通过计算机实现智能控制，就像是人类的大脑中驱系统，集研究、人类行为智能理论、技术及应用等为一体的新型学科。利用人工智能，可以更好地规划通信网络，提高网络的传输效率。本文以人工智能技术与5G的相互发展为引线，探讨人工智能技术中的专家系统作用于动态频谱资源管理的效果，及在5G通信技术发展后，人工智能技术的应用变得更加广泛的互惠过程。

2 5G通信技术

5G通信技术有以下几种特征：

2.1 频谱的利用率更高

5G的通信技术是4G技术的横向延伸，在光载无线网络、有线网络的各频段中均可融合，从而使频谱的利用率更高。5G所采用的认知无线电技术（CR）是一种全新的职能无线电通信技术，可以感知无线电传输的环境特征并进行智能的分析和判断，自动调整系统的参数去适应空闲的频谱，极大地提高了频谱的利用率。

目前，由于设备数的增加，2-6GHz范围内的频谱变得拥堵，这样提高频谱的利用率成为了无线通信发展的必然趋势和当务之急。因此，范围在30-300GHz范围内的毫米波为此提供了所需的空间。我国通信运营商已取得5G试验频率资源，如中国电信3400-3500MHz，中国联通3500-3600MHz，中国移动2515-2675MHz和4800-4900MHz频段。

2.2 支持同一基站下的用户由终端到终端直接通信

Device to Device（D2D），是一种在系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的技术，它能够增加蜂窝通信系统频谱效率，降低终端发射功率，在一定程度上解决了无线通信系统频谱资源匮乏的问题。

2.3 波束赋形的应用

波束赋形（这里主要指上行链路的波束赋形）可以结合信号检测，实现多用户的联合检测，目前在判决反馈结构、神经网络技术等领域已有初步研究。

3 人工智能在5G应用的优势

3.1 智能使用频谱资源

由于频谱利用存在分时波动性，具有一定的不确定性，我们可以通过模糊描述构建模糊集合，确定隶属函数，利用信息本身的不确定性来处理问题。使用无线电知识描述语言（RKRL）,认知无线电系统知道高级语言配置均衡器接口和接口路线延迟结构的具体参数，有效地识别和租用频谱。认知无线电的专家系统，比如CLIPS，对于提升认知无线电的通讯效果有着重要的作用。主要原理是基于CLIPS和VC2010专家系统，编写专家系统及知识库系统。具有灵活性好、可植入性等优点。

3.2 智能和智慧城市的建设。

城市的智能程度得到提升。通过人工智能的大数据分析作出判断。例如现金支付方式，已被手机支付基本取代。随着5G技术的深入研究，网络时延不断减少，通过人脸验证的付款方式再一次缩短了完成付款所需的时间，为人们的衣食住行提供便捷。

3.3 频谱利用情况及能源消耗的实施决策

针对正交频分复用(OFDM)认知系统，各种人工智能技术被引入到认知无线电决策引擎的设计方案中。一种基于信道分类和自适应调制编码的认知无线电决策引擎也被引入分析了单载波频域均衡认知系统决策引擎。其采用博弈论模型。

对于存在合作和竞争的多址认知无线电系统，发送功率受干扰温度和可用频谱数量的限制，都可以用博弈论来解决其功率控制问题。

4 5G通信技术对人工智能的影响

5G通信技术作为智能交通、智能家居、智能通信等应运落地的底层技术，将为人类生活的智能化服务提供可靠的保障。在人工智能的应运中，5G通信技术的作用至关重要，它主要体现在以下几点：

4.1 让云端服务更加流畅。

通过5G浏览高清视频、上传和下载资源的速度更快。在智能手机普及的趋势下，5G通信技术将服务器集中式云转化为零散式的移动设备云，解决了智能移动设备存储资源受限的问题。基于数据的交换是基础服务，5G技术强大的吞吐量及计算能力，可以加快无人驾驶汽车、远程医疗、智慧交通等应用的实现进程，使人工智能的技术与通信网络的合作加速。

4.2 促进工厂自动化的发展

为了提高工作效率，减少人力开支，降低特殊岗位人员作业的风险，需要通过人工智能实现岗位自动化。同时，5G的通信很好地保证了自动化设备的无线连接，可以使用远程工厂连接对各个作业流程和产品的质量进行实时监测。

4.3 促进物流行业更加智能化的发展

5G通信，由于其广泛链接、低成本的特性，将会促进物流行业仓库管理、物流配送的智能发展。

5 结语

5G高效率的通信速度，为人工的智能化不断发展提供了可靠的技术保障，使得人类早日迈进人工智能时代。在5G技术的带领下，人工智能也将更好的与移动互联网技术、家居生活、智能出行等相结合，两者技术互相融合，互惠发展，一定会给人类带来更加便捷的生活。基于认知无线电的5G技术中频谱资源划分问题的算法还有待优化。我国相关研究现正处于起步阶段，由于人工智能的思想和算法是大有可为的，随着时间的推进，其必将成为5G网络认知无线电今后的研究热点和方向。