灰盒的胜利:解码 Rel-19 AI 空口数据收集的工程约束
摘要: 3GPP Rel-19 AI/ML标准化进程明确了物理层对AI的严格约束,而非放任其作为“黑盒”。RAN1在波束管理和CSI预测中通过TimeGap和nroftimeinstance锁定时序结构,牺牲算法灵活性以提升端侧推理效率;同时引入typeII-Doppler码本,结合物理先验辅助AI训练,避免纯数据驱动的低效。此外,RAN1拒绝定义配置ID,坚守OSI分层原则,防止协议架构崩塌。R
——基于 RAN1 R1-2508140 回复函的深度解读
在 3GPP Rel-19 的标准化进程中,AI/ML 究竟应该是一个吞噬原始数据的"黑盒",还是一个被物理层协议严格规训的"灰盒"?
这一争论在最新的 RAN1 [#122bis](javascript:😉 会议中似乎有了定论。根据 RAN1 致 RAN2 的回复联络函(R1-2508140),RAN1 针对波束管理(BM)和 CSI 预测(CSI Prediction)的数据收集配置做出了明确答复 。透过 TimeGap、nroftimeinstance 和 typeII-Doppler 这些看似枯燥的信元(IE),我们看到的并非是对 AI 灵活性的无限纵容,而是一套精密设计的时序与物理双重约束系统。
本文将从 AI 工程落地的视角,剖析这份 LS 背后的技术隐喻与架构博弈。
一、 时序的硬编码:被锁定的"注意力窗口"
在 AI 领域,尤其是处理时序数据(Time-series Data)时,模型通常希望获得尽可能丰富且灵活的采样输入。然而,在 BM-Case2(波束管理 UE 侧数据收集)的配置中,RAN1 明确同意了两个关键参数:
TimeGap-r19:定义为两个连续预测时间实例之间,以及参考时间与最早预测时间实例之间的预期时间间隙。
nroftimeinstance-r19:定义为预期的预测时间实例数量。
1.1 从"流式采样"到"张量锁定"
这两个参数的通过,意味着 3GPP 否定了激进的"连续流式采样"方案,转而选择了一种离散的、结构化的窗口机制。
从机器学习工程的角度看,nroftimeinstance 直接决定了输入/输出张量(Tensor)的序列长度(Sequence Length),而 TimeGap 则锁定了采样步长(Stride)。这就好比 RAN1 在物理层协议中强行定义了 Transformer 模型的 Context Window(上下文窗口)。
这种设计的工程代价是显而易见的:它牺牲了对非规律业务的适应性。 如果 UE 处于突发性移动或非匀速运动状态,固定的 TimeGap 可能会导致采样点无法捕捉到关键的信道突变。
1.2 效率与灵活性的 Trade-off
既然存在局限,为何 RAN1 仍坚持此方案?
最合理的解释在于端侧推理效率。对于算力受限的 UE(尤其是中低端终端),动态变化的输入张量意味着 NPU(神经网络处理器)需要频繁进行内存重分配和算子重编译。通过协议层面"硬编码"时间结构,UE 可以预分配固定的内存池,极大地降低了 AI 推理的系统开销。这是一种典型的用算法灵活性换取工程确定性的 3GPP 理念。
二、 物理先验的回归:对抗"信道老化"的锚点
在 CSI 预测(CSI Prediction)的讨论中,RAN1 除了同意引入资源配置 ID(CSI-ResourceConfigId)外,还特别指出可以提供一个额外的参数:
CodebookConfig-r18 set to ‘typeII-Doppler-r18’这一细节极其耐人寻味。它揭示了业界对于纯数据驱动 AI 在高移动性场景下表现的深深忧虑。
2.1 为什么 AI 还需要 Type II 码本?
理论上,一个强大的端到端神经网络应该能从原始的 CSI 测量量中自动提取出多普勒(速度)特征。但在工程实践中,信道老化(Channel Aging)——即 CSI 反馈到基站时已经过期的现象——是制约 5G/5.5G 性能的核心痛点。
RAN1 显式地将 typeII-Doppler 纳入候选数据收集,实际上是在告诉我们:不要指望 AI 从零开始学习物理定律。 Type II Doppler 码本是基于压缩感知理论构建的物理模型,它能高效地通过频域基向量来表征信道的时变特性。
将这一物理量作为 AI 的输入特征(Feature),构建的是一个物理辅助 AI (Physics-Informed AI) 系统。这种"灰盒"设计利用了数十年通信理论积累的先验知识(Prior Knowledge),极大地降低了 AI 模型的训练难度和收敛时间。相比于让 AI 在数百万样本中"猜"出多普勒效应,直接喂给它多普勒码本显然是更经济的选择。
三、 架构的护城河:为何 RAN1 拒收 ID?
LS 的最后一部分回应了一个微妙的架构问题。对于 RAN2 询问是否需要包含"候选配置的标识符(Identifier)“,RAN1 的回复显得有些"冷漠”:
“From RAN1 perspective, it is up to RAN2 to include ‘An identifier of the candidate configuration’…” 。
这很容易被误解为标准组织内部的推诿,但实际上,这是对 OSI 分层原则(Layering Principle) 的死守。
在 AI/ML 试图打通所有层进行"跨层优化"的热潮中,RAN1 保持了难得的清醒:物理层(PHY/RAN1)只处理物理量的计算与测量,而对象(Object)的生命周期管理必须由控制层(RRC/RAN2)负责。
如果 RAN1 开始在物理层定义和解析 “Configuration ID”,那么物理层将不得不维护庞大的状态机来记录哪些 ID 是激活的、哪些是过期的。这将导致 PHY 层软件的极度膨胀和不可控。将 ID 定义权交还给 RAN2,实际上是在 AI 渗透通信协议的过程中,修筑了一道防止架构崩塌的护城河。
四、 结论:走向精密控制的 Rel-19
R1-2508140 虽然只是一份简短的回复函,但它清晰地勾勒出了 Rel-19 AI/ML 的演进轮廓:
拒绝黑盒:通过 typeII-Doppler 引入物理先验,拒绝纯数据驱动的盲目拟合。
约束时序:通过 TimeGap 和 nroftimeinstance 锁定输入结构,优先保障端侧推理效率。
坚守架构:通过拒绝 ID 定义权,维护 PHY/RRC 的清晰边界。
这或许不是最激进的 AI 革命,但却是最符合通信产业工程理性的进化路径。在这个框架下,AI 不再是取代物理层的魔法,而是物理层协议中一个被精密参数包裹的、可控的计算模块。
[注]:本文提及的"灰盒"为便于工程理解的形象化表述,非 3GPP 官方定义的标准术语。
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