The rapid advancement of artificial intelligence technologies has given rise to diversified intelligent services, which place unprecedented demands on massive connectivity and gigantic data aggregation. However, the scarce radio resources and stringent latency requirement make it challenging to meet these demands. To tackle these challenges, over-the-air computation (AirComp) emerges as a potential technology. Specifically, AirComp seamlessly integrates the communication and computation procedures through the superposition property of multiple-access channels, which yields a revolutionary multiple-access paradigm shift from "compute-after-communicate" to "compute-when-communicate". Meanwhile, low-latency and spectral-efficient wireless data aggregation can be achieved via AirComp by allowing multiple devices to access the wireless channels non-orthogonally. In this paper, we aim to present the recent advancement of AirComp in terms of foundations, technologies, and applications. The mathematical form and communication design are introduced as the foundations of AirComp, and the critical issues of AirComp over different network architectures are then discussed along with the review of existing literature. The technologies employed for the analysis and optimization on AirComp are reviewed from the information theory and signal processing perspectives. Moreover, we present the existing studies that tackle the practical implementation issues in AirComp systems, and elaborate the applications of AirComp in Internet of Things and edge intelligent networks. Finally, potential research directions are highlighted to motivate the future development of AirComp.


翻译:人工智能技术的迅速发展导致智能服务多样化,对大规模连通和庞大的数据汇总提出了前所未有的要求。然而,由于无线电资源稀缺和严格的延迟要求,满足这些要求具有挑战性。为了应对这些挑战,空上计算(AirComp)成为潜在的技术。具体地说,AirComcom通过多重接入渠道的叠加属性,无缝地整合通信和计算程序,从而产生革命性的多重接入范式转变,从“compute-faftercommunate”到“comput-out-out-communculate”。与此同时,低延迟和光谱高效的无线数据汇总可以通过AirComp公司实现,允许多个设备进入无线频道。在本文中,我们的目标是介绍最近在基础、技术和应用方面的航空Comp公司进展。 数学形式和通信设计作为Aircomp的基础,然后与现有文献审查一起讨论Aircomp的关键问题。我们用于分析和优化空Compirect软件应用的技术通过AirCompCompal系统的实际理论和信号化应用, 以及现有航空Compreal Incompal Instration系统的现有应用, 也从目前的信息化研究研究中, 和空基点研究中突出地讨论了当前空研研研研研研订。

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