6G候选技术分析
在6G候选技术分析中,朱伏生重点介绍了6G和人工智能 、可见光覆盖、THz频谱的开发、OAM轨道角动量 、MIMO/Massive MIMO、同时同频全双工技术和频谱管理和区块链等技术。
朱伏生认为,人工智能广泛应用于6G。无线信道分析和物理层算法利用AI算法。基站对周围环境通过AI进行语义描述,分几个层面。基站360VR实时描述;地图结合不可 见部分进行语义描述;周围运动物体的辅助描述请求(例如汽车)。对无线网络的维护采用AI算法进行业务量发展,规划,运营及维护等进行新一代技术的应用 ,降低OPEX(人力和能源消耗)。
在行业应用AI方面,朱伏生认为,对安防,继续将MEC下沉到基站,本地具有识别能力,各种服务器提供异构体支持各种人识别,动物识别,车辆识别, 灾害预警等业务。6G会建立智能制造本地业务,智能规划企业所需的通讯需求,本地频率需求及申请。此外,6G将延续5G中无人机和AI的结合,并将应用广泛化,解决5G难以完成的应用。
在朱伏生看来,6G不能仅仅视为一种无线通信技术,而是激活了带宽达到400THz的可见光谱资源。 拓展下一代宽带通信的频谱,抢占空白频谱、有效利用资源。与照明、显示产业深度耦合,为通信带来独特优势。白光对人眼安全;无电磁污染,可以应用在电磁敏感环境(飞机、医院、工业控制); 可见光通信兼具照明、通信和控制定位等功能,符合国家节能减排战略;频谱无需授权即可使用;可见光通信适合信息安全领域应用。 可见光通讯的业务场景可以覆盖水下,高楼覆盖(宏基站一般覆盖很差)等。同时,朱伏生认为,6G技术的可见光覆盖仍有需要解决的问题,器件问题,电力线和业务流的产业结合问题,上行链路设计问题。
在谈到THz频谱的开发方面,朱伏生指出,“中国经过多年研究,在THz的产生,器件和生态链方面取得很大进展。每2年一届的中国泰赫兹研究大会,到2018年10月,进行了4届。也在THz通讯领域进行了很多研究成果。根据研究成果,THz通讯会对backhaul,relay方面产生直接影响。如果能解决方向性问题,预计可解决6G的小区覆盖容量问题。部分研究也表明,THz信号也能够通过反射波接受和恢复数据,这对移动组网是个好消息。”
朱伏生进一步表示,“凭借THz技术的发展,我们可以期望获得Tbps的空口传送能力。经过理论和实验,1GHz带宽可超过50Gbps, 采用Massive MIMO在更宽带宽下,预计可以50*8(MIMO带来的增益)*2.5GHz=1000Gbps。”
传统的调制技术,使用频率、时间、码型和空间等资源作为自由度,而OAM调制技术将载波携带的OAM模式作为调制参数。利用OAM模式内在的正交性,将多路信号调制在不同的OAM模 式上,根据模式的不同区分不同的信道。由于具有OAM的螺旋波束可以构成无穷维的希尔伯特空间,因此理论上同一载频利用OAM复用可获得无穷的传输能力。
OAM复用的频谱利用率远远高于LTE、802.11n和DVB-T。朱伏生透露,“OAM轨道角动量的研究主要包括四方面:OAM波的调制产生和发射,特别是不同本征值; 传输特性研究;检测和信号复原和组网的研究。”
朱伏生认为,MIMO/Massive MIMO 仍然是提升容量的重要手段 。“MIMO 技术通过多流实现容量的提升,对4G来说表现出很有效的方法。但对于5G来说,容量还是受限,特别是人口密集使用区,如高楼,体育场,大型车展或商场,通信量巨大。于是 Massive MIMO通过区域性的分开终端用户所对应天线,从而达到大大提高容量的目的。
本质上是将多个小型的MIMO基站(例如8*8),组合形成大的基站集(例如32*32=16* (8*8),即为16个MIMO基站),注意容量并不是倍数关系。可以包括全向MIMO,定向MIMO。6G要保持高吞吐量,当毫米波,THz引入后,预计Massive MIMO天线数可以继续增大, 例如192,1024等。形式也可能是大型智能表面(LIS),附着于建筑物表面。
在谈到同时同频全双工技术时,朱伏生指出,从理论计算获知,TDD和FDD的频率浪费都在50%以上。频率资源的稀缺性,使得本技术研究有必要;根据业界研究的现在水平,频谱效率可以提升80%以上。朱伏生表示,目前存在的困难主要是:多天线MIMO全双工 :多通道的射频域抵消电路成本、体积;环境适应能力,自干扰信道变化,实时跟踪收敛抵消;全双工组网,基站间干扰消除,终端间干扰消除;帧结构和资源调度;全双工器件和芯片: 连续可调时延器,没有货架芯片;射频域抵消器件的非线性较高。
此外,朱伏生认为,除了公共licensed频谱外,随着网络越加致密化,基于区块链的对一些不用的频率的动态频谱共享技术是趋势。通过集中的频谱访问数据库系统来动态管理不同类型的无线流量,以提高频谱使用效率。 区块链是分布式数据库,无需中央中介即可安全更新。对于需要本地频率的机构,设置LBRS,可以用于智能制造和现代医院等场合,满足本地高可靠性及保密通信的需求。
(作者:林想)