北京
本文转自：人民网-科普中国
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什么是扩散模型
在无线通信中，信号在传播过程中经常会受到遮挡、反射和噪声干扰。传统的信道估计方法，在复杂环境下性能往往会明显下降。简单来说，就是无线环境一复杂，系统就容易“看不清”真实信号。
近年来，研究人员开始利用人工智能（AI）进行信道估计，希望通过深度学习提升信号恢复能力。不过，这类方法通常需要大量训练数据，一旦实际环境发生变化，或者数据不足，模型效果就容易不稳定。未来6G网络会更加智能、更加动态，这个问题也会更加突出。因此，业界开始探索一种更“聪明”的方法：不仅能在复杂噪声环境下稳定恢复信号，还能够在数据较少时依然保持较好的性能。
扩散模型正是在这样的背景下受到广泛关注。它近年来在AI绘画、AI视频生成等领域迅速走红，而现在，研究人员也开始尝试把它应用到无线通信中。其核心思想其实并不复杂，可以简单理解为：“先学会怎么把东西变模糊，再学会怎么把它一点点恢复清晰。”这个过程可以类比为“修复老照片”。扩散模型就像是在训练AI学习如何修复一张被严重干扰的图片，此过程包括两个关键点：
正向加噪：类似于不断给一张清晰照片覆盖“雪花噪点”，最终让图像变得完全模糊。这个过程主要用于生成训练样本。
反向去噪：这是模型真正学习能力的核心。AI通过大量训练，逐步学会如何把噪声一点点去掉，最终恢复出清晰图像。
换句话说，扩散模型最擅长的事情，就是“从一团杂乱信息里，还原出真正有用的内容”。相比传统生成模型，扩散模型训练更加稳定，生成结果也更细致。
如何用扩散模型恢复信号
双重功能设计：去噪与增强
将扩散模型引入无线通信后，它不仅能“修复信号”，还能“生成数据”。一方面，扩散模型可以通过逐步去噪，从复杂干扰中恢复真实信道状态信息（CSI），实现信号重构与恢复。另一方面，当真实训练数据不足时，它还能生成大量高质量的模拟信道数据，用于AI模型训练，提升系统在复杂环境下的适应能力。简单来说，它既像一个“信号修复器”，又像一个“数据生成器”。
网络架构与算法流程
扩散信道恢复框架主要包括训练和推理两个阶段：
1、训练阶段：模型输入真实信道样本，并通过逐步加噪生成训练数据，随后利用神经网络学习对应的反向去噪过程。模型会不断学习“噪声是如何产生的”，从而逐渐掌握复杂无线环境中的信号变化规律。
2、推理阶段：在CSI估计任务中，接收端获得的受干扰信号经过预处理后作为输入，模型通过多轮逐步去噪，最终恢复真实信道；在数据增强任务中，模型则可以从随机噪声出发，生成多样化的合成信道样本。
图1 基于扩散模型的智能信道恢复框架
产业意义与未来展望
通信AI融合的重要方向
扩散模型的引入，意味着无线通信正在从传统“信号处理”逐渐走向“AI驱动”。过去的通信系统，更像是在按照固定规则处理信号；而未来，AI不仅能够识别信号，还能理解、生成甚至“重建”信号。这对于未来6G智能空口、智能网络以及AI内生通信架构的发展，都具有重要意义。
多场景扩展潜力
除了信道恢复之外，扩散模型未来还可以应用在很多方向：
1、波束预测，帮助系统更准确地找到最佳信号传输方向；
2、通信感知一体化，让网络不仅能传输数据，还能感知周围环境；
3、边缘智能，帮助低算力设备优化通信性能；
4、AI训练数据生成，缓解真实无线数据采集成本高的问题，为AI通信提供更多“训练素材”。
未来研究方向
未来研究可进一步聚焦于：轻量化扩散架构设计，以适应实时6G空口；跨模态扩散模型，结合感知与通信信号的联合建模；标准化推进，探索扩散信道恢复在标准化 框架下的接口定义；试验网验证，与产业伙伴合作，在真实环境中验证系统级性能。
作为生成式人工智能的重要代表技术，扩散模型正在推动无线通信系统从“信号驱动”向“智能驱动”演进。在信道恢复场景中，扩散模型依托“去噪重构”与“数据增强”两种能力，不仅提升了信道估计精度，也增强了复杂环境下系统的稳定性与鲁棒性，为未来6G智能通信网络的发展提供了新的技术路径。
作者：
李宇鹏 中国移动研究院未来研究院研究员
苏鑫 中国移动研究院未来研究院研究员
审核：
金婧 中国移动研究院未来研究院副院长
策划：阎冬
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