无线通信的机器学习（ML）应用程序在标准化讨论中获得了5G先进及更远的标准化讨论的势头。真实世界ML部署的最大挑战之一是需要标记信号和大型测量运动。为了克服这些问题，我们建议使用未经训练的神经网络（UNNS）用于MIMO信道娱乐/估计和低开销报告。 UNN通过拟合一些频道测量来学习传播环境，并在提供更高的信道估计收益之前利用他们的学习。此外，我们为多个用户提供了一个UNN，用于多个用户的同时频道娱乐，或多个用户设备（UE）位置，其中我们在估计的信道增益和参数的数量之间具有权衡。我们的结果表明，转移学习技术有效地在环境结构之前访问了学习，因为它们为邻近用户提供了更高的信道增益。此外，我们表示如何进一步启用低开销信道状态信息（CSI）报告的参数化程度。

对信道状态信息（CSI）的知识是移动无线通信系统中的许多功能的基础。随着机器学习（ML）和数字地图的前进，即数字双胞胎，我们有一个很大的机会来学习传播环境和设计新的方法来派生和报告CSI。在这项工作中，我们建议根据先前知识将未经训练的神经网络（UNNS）和有条件的生成对冲网络（CGANs）用于MIMO信道娱乐。 UNNS为某些位置学习先前的CSI，该位置用于构建CGAN的输入。基于先前的CSI，其位置和所需信道的位置，CGAN被训练以输出所需位置的通道。这种组合的方法可用于低开销CSI报告作为培训后，我们只需要报告所需的位置。我们的研究结果表明，我们的方法成功地建模无线信道和鲁棒在视线条件下的位置量化误差。

巨大的多输入多输出（MIMO）通信系统在数据速率和能效方面具有巨大的潜力，尽管信道估计对于大量天线变得具有挑战性。使用物理模型允许通过基于传播物理来注入先验信息来缓解问题。然而，这种模型依赖于简化假设，并且需要精确地了解系统的配置，这在实践中是不现实的。在本文中我们呈现了MPNET，该展开神经网络专为大规模的MIMO信道估计而设计。它以无人监督的方式在线培训。此外，MPNET正在计算上高效，并自动将其深度与信噪比（SNR）相互作用。我们提出的方法通过允许基于传入数据自动校正其信道估计算法来增加物理信道模型的灵活性，而无需单独的离线训练阶段。它应用于现实毫米波通道并显示表现出色，实现频道估计误差几乎与一个完美校准的系统一起获得的频道估计误差。它还允许入射检测和自动校正，使BS弹性能够自动适应其环境的变化。

由于其快速和低功率配置，可重新配置的智能表面（RISS）最近被视为未来无线网络的节能解决方案，这在实现大规模连通性和低延迟通信方面具有增加的潜力。基于RIS的系统中的准确且低空的通道估计是通常的RIS单元元素及其独特的硬件约束，这是最关键的挑战之一。在本文中，我们专注于RIS授权的多用户多用户多输入单输出（MISO）上行链路通信系统的上行链路，并根据并行因子分解提出了一个通道估计框架，以展开所得的级联通道模型。我们为基站和RIS之间的渠道以及RIS与用户之间的渠道提供了两种迭代估计算法。一个基于交替的最小二乘（ALS），而另一个使用向量近似消息传递到迭代的迭代中，从估计的向量重建了两个未知的通道。为了从理论上评估基于ALS的算法的性能，我们得出了其估计值CRAM \'ER-RAO BOND（CRB）。我们还通过估计的通道和基本站的不同预码方案讨论了可实现的总和率计算。我们的广泛仿真结果表明，我们的算法表现优于基准方案，并且ALS技术可实现CRB。还证明，使用估计通道的总和率总是在各种设置下达到完美通道的总和，从而验证了提出的估计算法的有效性和鲁棒性。

Deep learning-based physical-layer secret key generation (PKG) has been used to overcome the imperfect uplink/downlink channel reciprocity in frequency division duplexing (FDD) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. However, existing efforts have focused on key generation for users in a specific environment where the training samples and test samples obey the same distribution, which is unrealistic for real world applications. This paper formulates the PKG problem in multiple environments as a learning-based problem by learning the knowledge such as data and models from known environments to generate keys quickly and efficiently in multiple new environments. Specifically, we propose deep transfer learning (DTL) and meta-learning-based channel feature mapping algorithms for key generation. The two algorithms use different training methods to pre-train the model in the known environments, and then quickly adapt and deploy the model to new environments. Simulation results show that compared with the methods without adaptation, the DTL and meta-learning algorithms both can improve the performance of generated keys. In addition, the complexity analysis shows that the meta-learning algorithm can achieve better performance than the DTL algorithm with less time, lower CPU and GPU resources.

最近，基于深层神经网络（DNN）的物理层通信技术引起了极大的兴趣。尽管模拟实验已经验证了它们增强通信系统和出色性能的潜力，但对理论分析的关注很少。具体而言，物理层中的大多数研究都倾向于专注于DNN模型在无线通信问题上的应用，但理论上不了解DNN在通信系统中的工作方式。在本文中，我们旨在定量分析为什么DNN可以在物理层中与传统技术相比，并在计算复杂性方面提高其成本。为了实现这一目标，我们首先分析基于DNN的发射器的编码性能，并将其与传统发射器进行比较。然后，我们理论上分析了基于DNN的估计器的性能，并将其与传统估计器进行比较。第三，我们调查并验证在信息理论概念下基于DNN的通信系统中如何播放信息。我们的分析开发了一种简洁的方式，可以在物理层通信中打开DNN的“黑匣子”，可用于支持基于DNN的智能通信技术的设计，并有助于提供可解释的性能评估。

Channel estimation is a critical task in multiple-input multiple-output (MIMO) digital communications that substantially effects end-to-end system performance. In this work, we introduce a novel approach for channel estimation using deep score-based generative models. A model is trained to estimate the gradient of the logarithm of a distribution and is used to iteratively refine estimates given measurements of a signal. We introduce a framework for training score-based generative models for wireless MIMO channels and performing channel estimation based on posterior sampling at test time. We derive theoretical robustness guarantees for channel estimation with posterior sampling in single-input single-output scenarios, and experimentally verify performance in the MIMO setting. Our results in simulated channels show competitive in-distribution performance, and robust out-of-distribution performance, with gains of up to $5$ dB in end-to-end coded communication performance compared to supervised deep learning methods. Simulations on the number of pilots show that high fidelity channel estimation with $25$% pilot density is possible for MIMO channel sizes of up to $64 \times 256$. Complexity analysis reveals that model size can efficiently trade performance for estimation latency, and that the proposed approach is competitive with compressed sensing in terms of floating-point operation (FLOP) count.

深度神经网络（DNN）具有嘈杂的权重，我们将其称为嘈杂的神经网络（Noisynns），从DNN的存在下存在噪声的训练和推理。 Noisynns在许多新应用中出现，包括DNN的无线传输，模拟设备中的DNN的有效部署或存储，以及DNN权重的截断或量化。本文研究了Noisynns的根本问题：如何从嘈杂的表现形式重建DNN重量。虽然所有先前的作品都依赖于最大可能性（ML）估计，但本文提出了一种去噪方法来重建DNN，目的是最大化重建模型的推理准确性。我们的脱氮机的优越性在两个小规模问题中经过严格经过严格地证明，其中我们考虑了二次神经网络功能和浅前馈神经网络。当应用于具有现代DNN架构的高级学习任务时，我们的Denoiser表现出比ML估算器的性能显着更好。考虑去噪DNN模型的平均测试准确性与噪声功率比（WNR）性能的重量方差。当去噪产生从嘈杂推理引起的嘈杂的BERT模型时，我们的脱氮机以1.1 dB的估计优于ML估计，以获得75％的测试精度。当去噪产生从嘈杂训练产生的嘈杂reset18模型时，我们的丹机优于13.4 dB和8.3 dB的ML估计，以分别实现60％和80％的测试精度。

通过大量多输入和多重输出实现的许多性能增长取决于发射机（基站）下链路通道状态信息（CSI）的准确性，这通常是通过在接收器（用户终端）估算并馈入的。到发射器。 CSI反馈的开销占据了大量的上行链路带宽资源，尤其是当传输天线数量较大时。基于深度学习（DL）的CSI反馈是指基于DL的自动编码器的CSI压缩和重建，并且可以大大减少反馈开销。在本文中，提供了有关该主题的最新研究的全面概述，首先是在CSI反馈中广泛使用的基本DL概念，然后对一些现有的基于DL的反馈作品进行分类和描述。重点是新型的神经网络体系结构和沟通专家知识的利用来提高CSI反馈准确性。还介绍了有关CSI反馈和CSI反馈与其他通信模块的联合设计的作品，并讨论了一些实际问题，包括培训数据集收集，在线培训，复杂性，概括和标准化效果。在本文的最后，确定了与未来无线通信系统中基于DL的CSI反馈相关的一些挑战和潜在的研究方向。

State-of-the-art performance for many emerging edge applications is achieved by deep neural networks (DNNs). Often, these DNNs are location and time sensitive, and the parameters of a specific DNN must be delivered from an edge server to the edge device rapidly and efficiently to carry out time-sensitive inference tasks. In this paper, we introduce AirNet, a novel training and transmission method that allows efficient wireless delivery of DNNs under stringent transmit power and latency constraints. We first train the DNN with noise injection to counter the wireless channel noise. Then we employ pruning to reduce the network size to the available channel bandwidth, and perform knowledge distillation from a larger model to achieve satisfactory performance, despite pruning. We show that AirNet achieves significantly higher test accuracy compared to digital alternatives under the same bandwidth and power constraints. The accuracy of the network at the receiver also exhibits graceful degradation with channel quality, which reduces the requirement for accurate channel estimation. We further improve the performance of AirNet by pruning the network below the available bandwidth, and using channel expansion to provide better robustness against channel noise. We also benefit from unequal error protection (UEP) by selectively expanding more important layers of the network. Finally, we develop an ensemble training approach, which trains a whole spectrum of DNNs, each of which can be used at different channel condition, resolving the impractical memory requirements.

本文提出了一种对无线通信中的一类主动感测问题的深度学习方法，其中代理在预定数量的时间帧上与环境顺序地交互以收集信息，以便为最大化一些实用程序函数来执行感测或致动任务。在这样的主动学习设置中，代理需要根据到目前为止所做的观察结果来依次设计自适应感测策略。为了解决如此挑战的问题，其中历史观察的维度随着时间的推移而增加，我们建议使用长期短期记忆（LSTM）网络来利用观察序列中的时间相关性，并将每个观察映射到固定的尺寸状态信息矢量。然后，我们使用深神经网络（DNN）将LSTM状态映射到每个时间帧到下一个测量步骤的设计。最后，我们采用另一个DNN将最终的LSTM状态映射到所需的解决方案。我们调查了无线通信中建议框架的性能框架的性能。特别地，我们考虑用于MMWAVE光束对准的自适应波束形成问题和反射对准的自适应可重构智能表面感测问题。数值结果表明，所提出的深度主动传感策略优于现有的自适应或非一种非应用感测方案。

信道估计是数字通信中的一个关键任务，极大地影响了端到端系统性能。在这项工作中，我们使用深扩散模型介绍了一种用于多输入多输出（MIMO）信道估计的新方法。我们的方法使用深神经网络，该虚拟神经网络训练，以估计无线信道的任何点在高维空间中的无线信道的阶梯的梯度，并利用该模型通过后部采样解决信道估计。我们训练来自CDL-D模型的频道实现深度扩散模型，用于两个天线间距，表明，与生成的对抗网络（GaN）和压缩感测相比，​​该方法会导致竞争性和分发性能竞争和分发性能（CS ） 方法。当在训练期间从未见过的CDL-C信道测试或微调，我们的方法与CS方法和仅$ 0.5 $ DB的CS方法和损失相比，我们的方法导致最高$ 3 $ DB的最高元编码性能。理想的渠道知识。为了鼓励开放和可重复的研究，我们的源代码可以在https://github.com/utcsilab/diffusion-channels获得。

正交频分复用（OFDM）已广泛应用于当前通信系统。人工智能（AI）addm接收器目前被带到最前沿替换和改进传统的OFDM接收器。在这项研究中，我们首先比较两个AI辅助OFDM接收器，即数据驱动的完全连接的深神经网络和模型驱动的COMNet，通过广泛的仿真和实时视频传输，使用5G快速原型制作系统进行跨越式-Air（OTA）测试。我们在离线训练和真实环境之间的频道模型之间的差异差异导致的模拟和OTA测试之间找到了性能差距。我们开发一种新颖的在线培训系统，称为SwitchNet接收器，以解决此问题。该接收器具有灵活且可扩展的架构，可以通过在线训练几个参数来适应真实频道。从OTA测试中，AI辅助OFDM接收器，尤其是SwitchNet接收器，对真实环境具有鲁棒，并且对未来的通信系统有前途。我们讨论了本文初步研究的潜在挑战和未来的研究。

鉴于无线频谱的有限性和对无线通信最近的技术突破产生的频谱使用不断增加的需求，干扰问题仍在继续持续存在。尽管最近解决干涉问题的进步，但干扰仍然呈现出有效使用频谱的挑战。这部分是由于Wi-Fi的无许可和管理共享乐队使用的升高，长期演进（LTE）未许可（LTE-U），LTE许可辅助访问（LAA），5G NR等机会主义频谱访问解决方案。因此，需要对干扰稳健的有效频谱使用方案的需求从未如此重要。在过去，通过使用避免技术以及非AI缓解方法（例如，自适应滤波器）来解决问题的大多数解决方案。非AI技术的关键缺陷是需要提取或开发信号特征的域专业知识，例如CycrationArity，带宽和干扰信号的调制。最近，研究人员已成功探索了AI / ML的物理（PHY）层技术，尤其是深度学习，可减少或补偿干扰信号，而不是简单地避免它。 ML基于ML的方法的潜在思想是学习来自数据的干扰或干扰特性，从而使需要对抑制干扰的域专业知识进行侧联。在本文中，我们审查了广泛的技术，这些技术已经深入了解抑制干扰。我们为干扰抑制中许多不同类型的深度学习技术提供比较和指导。此外，我们突出了在干扰抑制中成功采用深度学习的挑战和潜在的未来研究方向。

未来的通信网络必须解决稀缺范围，以适应异质无线设备的广泛增长。无线信号识别对于频谱监视，频谱管理，安全通信等越来越重要。因此，对边缘的综合频谱意识有可能成为超越5G网络的新兴推动力。该领域的最新研究具有（i）仅关注单个任务 - 调制或信号（协议）分类 - 在许多情况下，该系统不足以对系统作用，（ii）考虑要么考虑雷达或通信波形（同质波形类别），（iii）在神经网络设计阶段没有解决边缘部署。在这项工作中，我们首次在无线通信域中，我们利用了基于深神经网络的多任务学习（MTL）框架的潜力，同时学习调制和信号分类任务，同时考虑异质无线信号，例如雷达和通信波形。在电磁频谱中。提出的MTL体系结构受益于两项任务之间的相互关系，以提高分类准确性以及使用轻型神经网络模型的学习效率。此外，我们还将对模型进行实验评估，并通过空中收集的样品进行了对模型压缩的第一手洞察力，以及在资源受限的边缘设备上部署的深度学习管道。我们在两个参考体系结构上展示了所提出的模型的显着计算，记忆和准确性提高。除了建模适用于资源约束的嵌入式无线电平台的轻型MTL模型外，我们还提供了一个全面的异质无线信号数据集，以供公众使用。

在带有频划分双链体（FDD）的常规多用户多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，尽管高度耦合，但已单独设计了通道采集和预编码器优化过程。本文研究了下行链路MU-MIMO系统的端到端设计，其中包括试点序列，有限的反馈和预编码。为了解决这个问题，我们提出了一个新颖的深度学习（DL）框架，该框架共同优化了用户的反馈信息生成和基础站（BS）的预编码器设计。 MU-MIMO系统中的每个过程都被智能设计的多个深神经网络（DNN）单元所取代。在BS上，神经网络生成试验序列，并帮助用户获得准确的频道状态信息。在每个用户中，频道反馈操作是由单个用户DNN以分布方式进行的。然后，另一个BS DNN从用户那里收集反馈信息，并确定MIMO预编码矩阵。提出了联合培训算法以端到端的方式优化所有DNN单元。此外，还提出了一种可以避免针对可扩展设计的不同网络大小进行重新训练的培训策略。数值结果证明了与经典优化技术和其他常规DNN方案相比，提出的DL框架的有效性。

可重新配置的智能表面（RIS）是未来无线通信系统的新兴技术。在这项工作中，我们考虑由RIS启用的下行链路空间多路复用，以获得加权和速率（WSR）最大化。在文献中，大多数解决方案使用交替的基于梯度的优化，具有中等性能，高复杂性和有限的可扩展性。我们建议应用完全卷积的网络（FCN）来解决这个问题，最初是为图像的语义分割而设计的。 RIS的矩形形状和具有相邻RIS天线的通道的空间相关性由于它们之间的短距离而鼓励我们将其应用于RIS配置。我们设计一组通道功能，包括通过RIS和Direct通道的级联通道。在基站（BS）中，可分离的最小均方平方误差（MMSE）预编码器用于预测，然后应用加权最小均方误差（WMMSE）预编码器以进行微调，这是不增强的，更复杂的，但实现更好的表现。评价结果表明，该解决方案具有更高的性能，允许比基线更快的评估。因此，它可以更好地缩放到大量的天线，推进RIS更接近实际部署的步骤。

尽管语义通信对大量任务表现出令人满意的性能，但语义噪声和系统的鲁棒性的影响尚未得到很好的研究。语义噪声是指预期的语义符号和接收到的语义符号之间的误导性，从而导致任务失败。在本文中，我们首先提出了一个框架，用于稳健的端到端语义通信系统来对抗语义噪声。特别是，我们分析了样品依赖性和样本无关的语义噪声。为了打击语义噪声，开发了具有重量扰动的对抗训练，以在训练数据集中纳入带有语义噪声的样品。然后，我们建议掩盖一部分输入，在该输入中，语义噪声经常出现，并通过噪声相关的掩蔽策略设计蒙版vector量化量化的量化自动编码器（VQ-VAE）。我们使用发射器共享的离​​散代码簿和接收器用于编码功能表示。为了进一步提高系统鲁棒性，我们开发了一个功能重要性模块（FIM），以抑制与噪声相关和任务无关的功能。因此，发射器只需要在代码簿中传输这些重要的任务相关功能的索引即可。仿真结果表明，所提出的方法可以应用于许多下游任务，并显着提高针对语义噪声的鲁棒性，并显着减少了传输开销。

深度无形的神经网络（NNS）受到了极大的关注，因为它们的复杂性相对较低。通常，这些深度折​​叠的NN仅限于所有输入的固定深度。但是，收敛所需的最佳层随着不同的输入而变化。在本文中，我们首先开发了一个深层确定性策略梯度（DDPG）驱动的深度无折叠的框架，并针对不同输入进行自适应深度，在该框架中，DDPG学习了可训练的深度NN的可训练参数，而不是由随机梯度更新下降算法直接。具体而言，DDPG的状态，动作和状态过渡分别将优化变量，可训练的参数和架构分别设计为DDPG的状态，动作和状态过渡。然后，使用此框架来处理大量多输入多输出系统中的通道估计问题。具体而言，首先，我们通过离网基准制定了通道估计问题，并开发了稀疏的贝叶斯学习（SBL）基于基于的算法来解决它。其次，将基于SBL的算法展开为一组带有一组可训练参数的层结构。第三，采用了提出的DDPG驱动的深度解释框架来基于基于SBL的算法的展开结构来解决此通道估计问题。为了实现自适应深度，我们设计了停止分数以指示何时停止，这是通道重建误差的函数。此外，提出的框架被扩展到实现一般深度神经网络（DNNS）的适应性深度。仿真结果表明，所提出的算法的表现优于固定深度的常规优化算法和DNN，层数量大多。

Most semantic communication systems leverage deep learning models to provide end-to-end transmission performance surpassing the established source and channel coding approaches. While, so far, research has mainly focused on architecture and model improvements, but such a model trained over a full dataset and ergodic channel responses is unlikely to be optimal for every test instance. Due to limitations on the model capacity and imperfect optimization and generalization, such learned models will be suboptimal especially when the testing data distribution or channel response is different from that in the training phase, as is likely to be the case in practice. To tackle this, in this paper, we propose a novel semantic communication paradigm by leveraging the deep learning model's overfitting property. Our model can for instance be updated after deployment, which can further lead to substantial gains in terms of the transmission rate-distortion (RD) performance. This new system is named adaptive semantic communication (ASC). In our ASC system, the ingredients of wireless transmitted stream include both the semantic representations of source data and the adapted decoder model parameters. Specifically, we take the overfitting concept to the extreme, proposing a series of ingenious methods to adapt the semantic codec or representations to an individual data or channel state instance. The whole ASC system design is formulated as an optimization problem whose goal is to minimize the loss function that is a tripartite tradeoff among the data rate, model rate, and distortion terms. The experiments (including user study) verify the effectiveness and efficiency of our ASC system. Notably, the substantial gain of our overfitted coding paradigm can catalyze semantic communication upgrading to a new era.