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)
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