当5G基站因多用户同时传输而“堵车”,6G时代如何让通信更高效?我国科研团队提出的“模型分割多址接入(MDMA)”技术给出新解。该技术通过挖掘语义信息中的“共享密码”,在传输时复用共同内容,在DeepMind Control泛化基准测试中,比传统NOMA技术节省25%带宽,且在低信噪比(SNR)环境下信号质量优势达5dB以上。相关成果发表于《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》。

传统通信“堵车”难题:资源分配陷入物理瓶颈

当前通信系统中,多用户接入依赖时间、频率、功率等物理资源分配,如同“分车道行车”——TDMA(时分)让用户“轮流上路”,FDMA(频分)划分“专属车道”,NOMA(非正交)则允许“快车超慢车”。但随着物联网设备爆发,物理资源趋近饱和,好比早晚高峰的道路,再怎么划分车道也难缓解拥堵。

语义通信的兴起带来新思路:通信不必传输全部比特,只需传递“含义”。例如,两人视频通话时,背景环境、重复动作等冗余信息可忽略,仅传输关键语义特征。但多用户场景下,如何让语义信息“高效共享”而非“各自为战”,成为新挑战。

MDMA:给语义信息“分快递”,共享内容合并传输

MDMA技术的核心是给语义信息“分类打包”。研究发现,不同用户的语义数据在高维空间中存在大量“共享信息”——如同不同快递包裹中都有的“小区地址”,可合并配送;而“收件人姓名”等个性化信息则单独标注。

具体来说,基站通过AI模型提取用户语义特征后,会区分共享信息(如视频通话中的背景场景)和个性化信息(如人物动作)。共享部分在同一时频资源中叠加传输,个性化部分单独发送。这种“共享+个性”的传输模式,好比小区快递员将同一栋楼的包裹合并配送,既节省运力,又减少重复运输。

从信息理论角度看,MDMA拓展了资源维度:传统技术仅利用时间(T)、频率(B)、功率(P)等物理资源,而MDMA新增模型信息空间(Φ),信道容量公式由此扩展,理论上可实现更高传输效率。

实验验证:低信噪比下“抗干扰力”显著提升

在CIFAR-10和OpenImage数据集的模拟中,MDMA表现出明显优势:当语义共享率(Sor)达50%时,带宽占用减少25%,且图像恢复质量(PSNR)与原始传输基本一致。在加性高斯白噪声(AWGN)信道中,低信噪比(如SNR=-10dB)条件下,MDMA比NOMA的信号质量高5dB以上——相当于在嘈杂环境中,别人听不清的对话,MDMA能让接收方清晰分辨。

更关键的是,MDMA可与现有技术兼容。当与联合信源信道编码(JSCC)结合后,在低信噪比下比“NOMA+LDPC编码”的带宽优势达7dB,未来有望与NOMA、OFDM等技术融合,形成“物理资源+语义资源”的多维分配模式。

6G通信新范式:从“比特传输”到“语义共享”

这项研究为6G多用户通信提供了新思路。未来,MDMA技术可能让自动驾驶汽车共享路况语义信息,减少冗余传输;远程医疗中,多台设备可复用患者基础体征语义,专注传输关键病理变化。研究团队表示,下一步将探索MDMA与MIMO技术结合,进一步提升多天线系统中的传输效率。

来源: 信息与电子工程前沿FITEE