6G移动通讯系统技术原理介绍、技术展望、
需求及挑战
2020.01
一、引言
二、6G 移动通信系统的需求和场景 三、6G 移动通信系统的愿景 四、6G 移动通信系统的挑战
五、6G 移动通信系统支撑理论和关键技术
5.1基础理论
5.1.1 空间信息论 5.1.2压缩感知 5.1.3人工智能 5.2关键技术
5.2.1太赫兹通信 5.2.2可见光通信 5.2.3非正交多址接入 5.2.4超大规模天线技术 5.2.5 频谱认知技术 5.2.6个性化的极化码 5.2.7新电池与无线能量传输 5.2.8定位技术
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2019年为5G通信商用元年，随着5G系统开启，研究人员开始对下一代移动通信系统进行研究。第六代移动通信系统（the 6th Generation Mobile Communication Systems，6G），是5G下一代系统。文本探讨了6G通信系统的需求和场景，用4个关键词概括6G愿景：智慧通信、深度认知、全息体验、泛在连接；分析了6G系统面临的技术挑战：超高峰值速率、超海量接入、超高能耗、超广泛在通信网络；论述了6G系统支撑理论（空间信息论、压缩感知、人工智能）和潜在关键技术（太赫兹通信、可见光通信、非正交多址接入技术、超大规模天线技术、频谱认知技术、个性化的极化码技术、新电池与无线能量传输、定位技术）。文本探讨6G系统研究现状、需求分析、应用场景、技术挑战、支撑理论和关键技术，构建6G系统的技术框架，为后续开展6G系统研究提供一些指导和建议。 一、引言
现代移动通信系统发展趋势：传统模拟通信—数字通信，语音业务—数据业务，低传输速率—高传输速率，单媒体数据—多媒体数据，从“人与人”通信扩展到“人—网—物”三元互联。移动改变生活，人们对美好生活向往的需求是移动通信系统持续发展的动力，也是下一代移动通信系统发展努力的方向。第六代移动通信系统（the6thGenerationMobileCommunicationsystem，6G），是5G下一代系统。6G系统的传输速率比5G系统提升100倍，通信网延迟也可能从毫秒降到微秒级。
2018年3月9日，中国正式宣布着手研究6G。同年芬兰也开始
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研究6G系统相关技术，并于2018年底邀请媒体听取其针对6G系统所取得的研究成果与工作进展。2018年7月16-27日，国际电信联盟第十三研究组全会召开，决定成立“网络2030”焦点组，面向2030-2040年的未来网络架构、需求，保持后向兼容，支持当前以及未来新应用。
2019年3月15日，美国联邦通讯委员会投票通过开放“太赫兹波”频谱的决定，希望用到6G系统中以增加传输带宽、提高传输速率。2019年3月25日，在电气和电子工程师协会的发起之下，全球首届6G无线峰会在芬兰召开，会议邀请了工业界和学术界诸多学者，交流了6G系统最新成果，探讨了6G系统的愿景和对应的理论以及技术挑战。
2019年5月20-24日，电气电子工程师协会2019年国际通信会议（ICC2019）召开，本次大会主题为“Enpowering Intelligent Communications”（赋能智能通信），众多与会专家及业内人士对6G时代如何实现智能通信的赋能展开了深入探讨。6G系统将是一个由地面无线网络、中低轨卫星、近地空间平台/无人机、飞行器等集成的系统，实现全球无缝覆盖。
6G系统不仅仅是通信，还包括认知和体验，进而实现智慧通信、深度认知、全息体验、泛在连接。
本文安排如下：首先探讨6G通信系统的需求和场景；其次概括6G愿景，分析6G系统面临的技术挑战；最后论述6G系统支撑理论和潜在关键技术。
二、6G移动通信系统的需求和场景
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我国移动通信国家重点实验室主任尤肖虎教授指出：6G系统的特征为全覆盖、全频谱、全应用。全覆盖是指6G系统将实现人、机、物协同通信和超密集连接，并向天地融合发展，以实现全覆盖，应用边际持续扩大，覆盖亟需更深更广；全频谱是指在深耕低频段、超低频段的同时，6G系统将向毫米波、太赫兹和可见光等高频发展；全应用是指6G将面向全社会、全行业和全生态实现全应用，与人工智能、大数据深度交叉融合，颠覆现有技术途径。
6G系统将采用毫米波、太赫兹和光波等频谱资源，具有超高的传输速率、超低的通信时延和更广的覆盖深度，同时融合地面移动通信、近地空间平台、无人机平台、中低轨卫星等技术，解决海陆空天覆盖等地域受限的问题，实现全球的无缝覆盖，图1为天地一体化信息网络。未来天地一体化通信网络典型的应用场景，如下：
（1）全球覆盖通信服务：提供全球无缝覆盖通信服务，包括偏远的乡村、沙漠、海洋、湖泊、岛屿、无人区、山区等传统地面基站无法覆盖到的区域；
（2）远程物联网服务：支撑远程物联网服务；
（3）飞行平台通信服务：提供飞行平台通信，如飞机、无人机、飞艇等平台的通信；
（4）应急通信和广播服务：基于地震、台风、海啸等灾害情况下的应急通信，以及公共安全和应急广播服务等。
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2025年6G移动通讯系统技术原理介绍、技术展望、需求及挑战(2020.01)
