适用于6G渐进式收发器的自适应DSP：一个完全基于软件定义、并集成人工智能技术的DSP框架

《Scientific Reports》：Adaptive DSP for progressive transceivers in 6G: a fully software-defined, AI enhanced DSP framework

　　

摘要

即将推出的6G网络需要数字信号处理（DSP）系统，这些系统必须能够根据通信信道条件和系统环境因素的意外变化进行调整，因为高速通信的需求既要求快速响应时间，也要求可靠的服务。工程师为5G网络设计的传统DSP系统的固定处理流程以及对特定硬件的依赖，限制了它们在变化的环境条件下的有效运行。本文提出了ADaPT-6（适用于6G渐进式收发器的自适应DSP）作为解决这些问题的方案，该方案通过基于软件的AI驱动的数字信号处理系统实现实时收发器操作调整。ADaPT-6系统由两个核心组件构成：FlexiTune调制适配组件根据当前信道条件选择最佳调制方式；信号状态演化引擎则预测系统行为，从而调整滤波、均衡和同步等操作。该框架通过自适应调制技术的应用以及信号状态预测能力，提高了频谱效率，进而增强了系统的可靠性和运行效率。实际6G前传场景中的广泛测试表明，无论是传统的固定DSP系统，还是适应能力有限的DSP系统，在比特错误率、统计可靠性、吞吐量、能效、延迟和中断概率等多个性能指标上均存在性能问题。评估过程中使用了0到20分贝的信噪比（SNR）值，以百分比形式测量EVM（误差向量幅度），以分贝为单位测量ACLR（平均载波干扰比），以兆比特每秒（Mbps）为单位测量平均吞吐量，以毫秒为单位测量延迟，以及以比特每焦耳（bits/Joule）为单位测量能效。定量评估结果显示，ADaPT-6在吞吐量（提升约20.8%，从47.47 Mbps提高到57.37 Mbps）、延迟（减少约23.7%，从26.88 ms缩短到20.52 ms）、能效（提高约44.5%，从0.469 bits/Joule提高到0.678 bits/Joule）等方面显著优于传统DSP框架。此外，该框架在整个信噪比范围内（0–20 dB）均表现出更低的比特错误率和EVM值，证明了其在动态信道条件下的稳健性。研究结果证实，ADaPT-6是一种有效的数字信号处理解决方案，可在任何硬件平台上运行，并适用于各种规模的应用。它是未来基于AI的6G收发器系统的最佳选择。