Ternary Noise Modulation
突破二元限制！T-NoiseMod 架構引入「刻意沉默」狀態，不加頻寬即提升 50% 無線傳輸率。
- 首創三元雜訊調變：結合低變異數、高變異數與刻意沉默，創造出 8 種有效傳輸狀態。
- 傳輸效率提升 50%：配對連續兩個區塊即可傳送 3 位元資訊，超越傳統二元架構的 2 位元極限。
- 雙階段接收器設計：透過均值篩選防呆與 LRT 變異數檢定，成功在瑞利衰落通道中維持高可靠度。
針對下一代 6G 網路與海量物聯網設備，超低功耗與高度隱蔽的無線傳輸技術成為關鍵發展方向。傳統的雜訊驅動通訊大多依賴二元的統計特徵，但來自 Koç 大學與 Türk Telekom 的最新研究提出了 Ternary Noise Modulation (T-NoiseMod) 技術。該架構首創將「刻意沉默」納入標準傳輸狀態，透過將兩個連續雜訊區塊進行配對，創造出 8 種有效訊號組合，成功在單一發射週期內傳送 3 個資訊位元。相較於傳統二元設計，這項創新在完全不耗費額外頻寬的情況下，將傳輸率大幅提升了 50%。
突破二元通訊限制：引入刻意沉默的 8 種狀態
在高度動態且資源受限的無線環境中，以波形為中心的傳統調變技術面臨嚴苛的同步與功耗挑戰。雜訊驅動通訊（Noise-based communication）因此脫穎而出，它不依賴確定性的波形，而是將資料直接編碼於人造雜訊訊號的統計特徵中。這種非同調（non-coherent）的收發器設計不僅能大幅降低系統複雜度，其類似背景雜訊的傳輸特性更天然具備高度的隱蔽性。近年來，儘管學界曾提出雜訊域非正交多重接取（ND-NOMA）等進階應用，但主流方案大多仍受限於「高變異數」與「低變異數」的二進位調變設計，從根本上限制了整體的頻譜效率。
為了在不犧牲低功耗優勢的前提下擴充通訊字母表，研究團隊提出了 T-NoiseMod 架構。這套新系統在原有的低變異數（$L$）與高變異數（$H$）之外，正式將刻意沉默（$S$）納為第三種傳輸狀態。有別於傳統將無訊號期視為系統閒置資源的做法，這裡的「不發送訊號」本身就是一種承載資訊的主動選擇。藉由將兩個連續的雜訊區塊組合成一個傳輸對，系統排除了無法觸發接收端能量偵測的雙沉默組合 $(S,S)$，精準保留了 8 種有效狀態組合，恰好完美對應並傳輸 3 個位元的資訊量。
發射端編碼：利用高斯分佈建構 L、H、S 訊號
在系統模型設計上，每一筆要傳輸的位元流會先被分組為長度為三的位元組，接著依據預先定義的對照表，映射到兩個連續的雜訊區塊上。每個雜訊區塊包含 $N$ 個取樣點，並根據其被指派的狀態生成對應的訊號特性。當區塊處於低變異數狀態時，訊號會服從平均值為 $\mu$、變異數為 $\sigma_L^2$ 的高斯分佈（Gaussian distribution）；高變異數狀態則服從相同的平均值 $\mu$，但具有變異數較大的 $\sigma_H^2$ 分佈。
倘若該區塊被指定為沉默狀態 $S$，則所有 $N$ 個取樣點皆直接輸出為零。在這裡，參數 $\mu$ 做為參考平均值的設計至關重要，它為接收端日後區分「主動傳輸」與「刻意沉默」提供了必要的辨識基準線。透過這種混合了統計分佈變化與實體靜默的編碼機制，發射端不僅能夠降低整體的平均發射能量，還能進一步提升訊號融入環境雜訊中的隱蔽效果，完全不需升級波形產生器的硬體複雜度，便能直接擴大網路的資料負載量。
接收端雙階段架構：均值篩選與 LRT 門檻驗證
當訊號通過具有加性白高斯雜訊（AWGN）的無線通道抵達接收端時，T-NoiseMod 採用了一套客製化的雙階段偵測架構來還原原始資料。接收器會先將長度為 $2N$ 的接收向量拆分為兩個獨立區段，並對每個長度為 $N$ 的區段進行獨立處理。第一階段是基於均值的沉默偵測，系統會計算該區塊的樣本平均值，並將其與參考平均值 $\mu$ 乘上通道衰落增益後的值進行比較。如果樣本均值較接近零，該區段就會初判為沉默狀態 $S$；反之則認定為主動區塊，進入下一個分析階段。
第二階段為基於變異數的狀態偵測。對於被判定為主動傳輸的區塊，接收端會計算其實證變異數（empirical variance），並透過對數概似比檢定（Log-Likelihood Ratio Test, LRT）公式推導出一個動態決策門檻 $\tau$。當計算出的變異數大於門檻 $\tau$ 時，該區塊即被分類為高變異數狀態 $H$；若小於門檻則歸類為低變異數狀態 $L$。此外，為了防範通道極端雜訊導致兩個區塊都被誤判為非法的 $(S,S)$ 狀態，系統加入了一道強制防護機制：一旦出現雙沉默的初判結果，接收器會強制將樣本均值特徵較強的那個區塊重新判定為主動狀態，並接續進行 LRT 變異數檢定，藉此確保最終解碼輸出的合法性。
瑞利衰落通道實驗：位元錯誤率與傳輸率取捨
研究團隊針對 瑞利衰落通道（Rayleigh fading channel） 推導了精確的位元錯誤機率（Bit Error Probability, BEP）解析式，並透過電腦模擬驗證其理論推導的準確性。實驗數據顯示，系統的內部設計參數對整體通訊錯誤率有著決定性的影響。首先，適度提高參考均值 $\mu$ 能夠顯著改善均值偵測階段的判斷可靠度，因為在深度衰落（deep fade）期間，較高的分離標準能有效減少接收端在主動狀態與沉默狀態之間產生的混淆機率。
擴增每個區塊的取樣點數量 $N$ 也能穩步壓低系統的 BEP。背後的物理意義在於，更多的樣本數能讓均值與變異數的估計值更趨近於真實的統計特徵，從而提升 LRT 門檻分類的精準度。而在與傳統二元 NoiseMod 的嚴格對比中（維持相等的平均發射能量），雖然傳統二元方案在相同的 $N$ 值下擁有略低的錯誤率，但 T-NoiseMod 的絕對優勢在於其突破性的資訊承載力。在容許微幅錯誤率妥協的運作條件下，三元架構能在相同的時間週期與傳輸區塊數內多傳送 50% 的資料，成功在極低功耗情境中尋找到傳輸率與訊號可靠度的最佳平衡點。
把「刻意保持沉默」轉化為第三種有效通訊狀態，T-NoiseMod 在不增加硬體複雜度的前提下，為未來的低功耗與隱蔽通訊提供了一條兼顧傳輸率與安全性的新路徑。