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    張宏科院士研究團隊:6G關鍵技術標準化的思考與建議

    2024年1月18日 08:38  中國工程院院刊  作 者:羅延,權偉,張宏科

    在第五代移動通信技術(5G)商用后,第六代移動通信技術(6G)研究正在逐步展開。目前各國開始爭奪6G標準的研制優勢,雖然6G研究尚處于起步階段,但6G標準化競爭較為激烈。為了繼續在通信領域保持領先地位、打破發達國家的技術壟斷,我國亟需開展針對6G的技術和標準化研究。

    中國工程院張宏科院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》發表《6G關鍵技術標準化的思考與建議》一文。文章從發達國家6G技術研究、6G標準研發的國際合作、我國6G技術研究等方面全面梳理了全球6G標準的發展現狀,分析6G相關潛在關鍵技術,構思6G標準化發展過程,研判部分技術方向對6G標準化過程的影響,以期為6G技術和標準化研究提供參考。

    一、前言

    《“十四五”數字經濟發展規劃》(2022年)提出,加強數字基礎設施建設,完善數字經濟治理體系,推動數字經濟健康發展,為數字中國的建設提供有力支撐。目前,我國第五代移動通信技術(5G)處于國際領先水平,無論是5G的主要專利申請量、商業化運用還是全球性的科技標準設立,都具有一定的競爭優勢。然而,隨著5G的逐步規;逃,第六代移動通信技術(6G)成為“產學研”各界新的關注熱點。6G是獲取全球網絡競爭新優勢的重要基礎領域,也是構建平臺經濟、數字經濟,推動電子消費、數字貿易的重要數字“新基建”,將為我國數字經濟發展、數字中國構建提供新助力。

    目前,國內外的6G研究處于起步階段,但競爭情況異常激烈。中國、美國、日本、韓國、歐盟等主要國家和地區都在積極推進6G布局,通過聯盟合作等方式,加快推進6G關鍵技術研究,搶占6G標準制定高地。主要的合作組織有美國的Next G聯盟、日本的Beyond 5G、歐盟的Hexa-X、中國的IMT-2030等。然而,在與6G相關的潛在技術研究上,發達國家已有較大優勢,如美國的太赫茲、日本的軌道角動量等技術在6G通信上都取得了階段性成果;我國在技術研發方面存在著基礎薄弱等短板,面臨著發達國家主導技術壟斷的風險,表現在6G潛在關鍵技術儲備不足、6G發展計劃的時間靠后、理論創新尚需突破等。因此,為了繼續在通信領域保持6G的領先地位,打破發達國家的技術壟斷,我國亟需開展針對6G的技術和標準化研究。

    文章立足當前6G標準技術的研究現狀,分析6G相關潛在關鍵技術,構思6G標準化發展過程,研判部分技術方向對6G標準化過程的影響,以期為6G技術和標準化研究提供參考。

    二、全球6G標準研究現狀

    當前,全球6G研發已經展開,各國都積極搶占6G技術戰略優勢,爭取獲得通信領域的主導權。美國、韓國、日本、歐盟等國家和地區都已開始為研發6G標準技術做準備,國際電信聯盟無線電通訊組(ITU-R)、第三代合作伙伴計劃(3GPP)也針對6G研究提出了規劃和建議,并確定了研究計劃的時間表。2021年初,ITU-R啟動了《IMT面向2030及未來發展的框架和總體目標建議書》研究工作(即6G愿景),完成了面向IMT-2030(6G)的愿景建議,就IMT-2030(6G)的愿景達成全球共識,將于2026年確定需求和評估方法,2030年完成6G規范輸出。2019年,3GPP公布了6G研究時間表,將于2023年開始6G研究,2025年下半年開始進行6G技術標準化,預計2028年下半年將會有6G設備產品面市。歐盟則開始實施第九期“地平線歐洲”研發計劃(2021—2027年),總投資額為955億歐元,2023年開始6G-非地面網絡(NTN)研究項目,旨在設計和驗證6G網絡充分集成NTN關鍵技術,推進標準化工作。移動通信領域正以6G為契機進行著一場新的技術競爭。

    (一)發達國家6G技術研究現狀

    美國在6G技術研究領域積極推動太赫茲等6G潛在技術的研究。2019年,美國聯邦通信委員會(FCC)首次公開了用于6G技術測試的95 GHz~3 THz頻段的太赫茲頻譜。美國Keysight公司在2022年3月獲得了FCC授予的首張6G試驗許可證,開始研究基于亞太赫茲頻段的擴展現實和數字孿生等應用。太赫茲技術成為6G研發的重要技術,美國因啟動較早、投入較多而在此技術方向表現出顯著優勢。除了在太赫茲技術方向有領先優勢,美國在衛星互聯網方面也處于領先地位。美國太空探索技術(SpaceX)公司推進“星鏈”計劃,致力于發展覆蓋全球范圍、以衛星為核心的網絡系統。截至2022年7月24日,“星鏈”計劃已經成功地將超過2800顆衛星送入軌道。5G與低軌衛星的互補性可推動低軌衛星發展,相關技術是未來6G的重要組成部分,“星鏈”計劃在一定程度上推動著美國6G技術的發展。

    韓國率先實現了5G電信商業化,擁有5G技術的良好基礎。2019年,韓國建立了6G科學研究團隊,三星公司也設立了6G研究中心。2020年4月,韓國為了確保6G的發展,深入研究了6G技術開發項目的可行性,涉及科技、政策和經濟等領域!兑I6G時代的未來移動通信研發策略》(2020年)明確提出了韓國6G的規劃、策略目標、支持舉措。韓國計劃在2026年發布6G通信模擬器,在2028—2030年成為全球首個將6G商業化的國家。2022年,韓國LG公司成功利用6G太赫茲頻段在320 m或更遠的直線距離上完成通信信號的傳輸。此外,韓國計劃于2031年發射低軌道衛星,開展相關技術測試。

    日本高度重視6G的技術研發及標準制定,在太赫茲技術所需的通信電子材料方面處于近乎壟斷的位置,率先研究出太赫茲無線傳輸芯片并實現低成本的太赫茲通信,具備了高速數據傳輸的能力。盡管驗證了太赫茲通信,但6G的穿透能力弱、傳輸距離短,因而使用軌道角動量技術,將個數為5G數倍的電磁波進行疊加傳輸以增大信號傳輸距離。目前,日本在6G標準制定和技術研發方面處于領先地位。

    英國的6G Futures研究中心由倫敦國王學院和布里斯托大學聯合創建,匯聚了計算機、人工智能、通信、社會科學等領域的眾多學者,專注于6G在交通、能源、醫療等垂直領域中的應用研究。

    德國主要依靠大學和研究機構并與企業進行協作,以盡早將6G技術應用于實際場景,率先在260 GHz頻段上完全實現太赫茲信號的接收和傳輸。盡管相應傳輸距離僅有1 m,然而如果采用6.5 cm的透鏡天線,傳輸距離將增加一百倍左右。德國與日本聯合發展的300 GHz頻段通信技術和完整的收發系統,處于世界領先地位。

    芬蘭率先發布了6G的白皮書,將“泛在無線智能”作為研究的核心理念。2018年,芬蘭啟動了6G重大研究項目,將無線通信方案、器件設備研發、分布式系統通信、生態系統構建作為主要的戰略研究方向。芬蘭也積極與日本、新加坡開展合作研究。

    (二)6G標準研發的國際合作

    發達國家積極探尋有關6G標準研究的國際合作。美國積極聯合其他國家共同研發以搶占6G領先優勢。從2020年開始,美國與韓國、歐洲等開展6G技術合作,通過簽訂合作協議、共同研發關鍵技術等形式,試圖把握新一代移動通信領域的話語權與主導權。2021年,美國與日本聯合投入45億美元來促進6G以及網絡安全領域的協作。2021年5月,美國、韓國就加強6G、半導體等產業合作進行協商。Next G聯盟是美國企業主導,與歐洲、日本、韓國等主要信息通信公司聯合創建的電信行業解決方案聯盟,旨在推動6G研發、測試和商業應用的全過程合作。2022年2月,Next G聯盟發布《6G路線圖》,明確了6G的長期目標、技術路徑和發展方向。同時,美國政府強調從政策措施、資金援助、科研項目等方面推進6G研究。

    韓國也在積極尋求與各方合作。2019年,韓國電子通信研究院和芬蘭奧盧大學達成合作協議,旨在聯合研究6G網絡技術。2021年,韓國和美國簽署聯合研究協議,就6G技術的未來發展、加強聯合研究等達成共識,從而啟動6G的共同研究。日本設立Beyond 5G推進戰略,大力推動6G技術集成研究,與歐盟的Hexa-X、美國的Next G建立了合作關系,積極開展6G的聯合研發。

    歐盟加強公私合作,積極布局6G研究項目。6G重大項目Hexa-X、Hexa-X-II分別于2021年1月、2023年1月正式啟動,合作伙伴數量從20多家擴大到44家,目標是實現6G愿景、引領關鍵技術研發、探索可能技術路徑、構建新型網絡架構。2022年6月,歐洲的6G智慧網絡和業務產業協會與中國的IMT-2030(6G)推進組建立了合作伙伴關系,簽訂了6G發展協議,計劃在6G的未來方向、核心技術、標準規范、試驗測試等方向展開深度協作,共同促進6G標準建立和產業生態的全球性協調。

    (三)我國6G技術研究現狀

    我國通信標準化協會在2018年即提出了6G的愿景和相關要求。2019年,IMT-2030(6G)推進組成立,為6G技術研究提供有力保障。在成立后的3年期間,推進組公開了6G白皮書和關鍵技術研究報告!6G總體愿景與潛在關鍵技術》白皮書(2021年)完成了6G的潛在技術研究與相關應用分析!6G典型場景和關鍵能力》白皮書(2022年)則在已有基礎上,對6G的發展推動因素、標志性特征、市場應用走向等進行了更深入的探討。在國際合作上,IMT-2030(6G)推進組在2022年6月與歐洲6G智慧網絡和業務產業協會達成協議,共同促進6G標準和技術的全球生態構建。

    我國的通信企業也在積極布局6G。2019年,華為技術有限公司(華為)表示已經建立了6G開發實驗室,開始對6G的相關科學和規范進行深入探索。2020年,華為與銀河航天(北京)科技有限公司、中國聯合網絡通信集團有限公司共同簽署了合作協議,共同推動“空天地”一體化發展,在6G的相關技術領域開展聯合研究。目前,相關企業在6G技術探索上有所突破,如“通信方法及裝置”專利已經可以應用到6G系統中。三大運營商也分別開展了6G研發工作,與高校和企業合作研發下一代互聯網的關鍵技術和相關標準。其他企業也啟動了6G的相應探索。中興通訊股份有限公司組建了6G研究小組,重點探討6G網絡架構。OPPO研究院在2021年公開了首份6G白皮書,闡述了關于未來通信網絡結構的具體方案。Vivo通信研究院在2022年7月公布了關于6G服務、能力與使能技術的研究報告,闡述了最新研究進展和成果。

    從國際合作以及國內合作的研究現狀來看,各國都啟動了6G研究,如設立6G相關研究組織、確立6G研究計劃、發布6G白皮書和研究報告、開展6G合作與潛在關鍵技術研究等。這些工作都為我國后續6G研發提供了參考。為了搶占6G標準化的領先優勢,需要結合6G應用場景和關鍵技術開展有關6G標準化的探索和思考。

    三、6G的融合應用與標準化進程

    有關6G標準制定的國際行動尚未正式開展。為了實現6G的標準化,需要從現有技術和應用場景中進行探索。6G將在算力網絡、區塊鏈、數字孿生、人工智能、全息通信等多個應用場景和領域得到廣泛的支持,為實現真實物理世界的數字智能化提供有力的支撐。未來6G標準的制定將與這些場景、技術和領域有著密切聯系,6G標準化進程可據此推進。

    (一)算力網絡標準化進程

    算力網絡是一種基于算力資源分配的服務,能夠依照各種商業需要,對云、邊緣、終端進行有效的分布,以實現存儲、運算以及網絡資源的高效管理。網絡發展的新趨勢是網絡和計算融合,企業和個人客戶不僅需要網絡和云,還必須靈活地將計算任務分配到恰當的位置。為了滿足新一代網絡服務的業務需求、動態配置計算資源的輕量化要求,業界提出了算力網絡的理念。在6G時代,網絡中以算力為核心的服務將無處不在,網絡將不再僅僅進行數據傳輸服務,而是轉變為集存儲、計算、通信功能服務為一體的信息系統。

    在制定算力網絡標準方面,我國已經取得了一定進展。在國際電信聯盟(ITU)中,SG11和SG13研究組已經成功設立了Y.CPN、Y.CAN和Q.CPN等系列標準,互聯網工程任務組(IETF)進行了計算優先網絡框架(CNF)等系列標準的研究。2019年10月,中國電信研究院在ITU成功立項“算力網絡框架與架構標準”(Y.2501),這是算力網絡領域首個設立的國際標準,用于規范算力網絡的框架和架構制定。2021年7月,ITU正式批準了Y.2501標準,為算力網絡研究打下了堅實的基礎。算力網絡標準作為我國的原創性成果,正為相關國際研究提供參考。

    未來,泛在連接、泛在計算、區塊鏈與數字孿生網絡等與6G的融合應用,都以強大的算力為基礎。各行業產生大量的數據,數據的處理則需要充分的計算能力,計算能力將成為智能的基本平臺。算力網絡將是6G發展的內在需求,也是6G的預期關鍵技術之一,相應標準化將成為我國在國際6G標準化發展過程中的競爭優勢。

    (二)區塊鏈標準化進程

    區塊鏈實際上是一個開放的數據庫,通常部署在點到點傳輸的網絡中,用于維護不可變的分布式賬本。在區塊鏈中,所有的主體都可以通過分布式的手段來安全地完成注冊和更新交易,而交易的數據則由所有的網絡參與者一起負責管理,無需依賴第三方中介。區塊鏈技術具有無中心控制、公開、無法修改、可回溯以及隱私保護等特點,目前在金融、運輸、醫療、制造業、電子政務、智能城市等領域得到了大規模應用。在各國競相研發6G技術的過程中,區塊鏈技術有望發揮重要作用。

    我國積極參與區塊鏈的標準制定!秴^塊鏈系統的數據格式標準》已由中國電子技術標準化研究院公布,標準號為IEEE 2418.2—2020,涵蓋了分布式賬本技術與區塊鏈相關的數據元素特性、數據構造、數據分類以及數據標準。2022年,中國信息通信研究院主導的兩項區塊鏈國際標準已經成功完成。ITU-TF.751.6標準即分布式賬本技術平臺性能評測方法,確定了區塊鏈性能評估的詳細規定,明確了性能評估的標準和計算方式,規定了性能測試的操作步驟以及性能測試報告的生成標準;ITU-TF.751.7標準即分布式賬本技術平臺的功能評估方法,規范了區塊鏈平臺的基礎功能,提出了準確可行的檢驗手段和實踐案例。ITU-T的區塊鏈國際標準體系受益于這兩個標準,標志著我國的區塊鏈評估方法達到了國際先進水平。

    基于獨特的技術特性,區塊鏈能夠提升6G網絡的數據隱私性和安全可追溯性。未來,6G將融入人工智能、云端計算、邊緣計算、大數據等前沿技術,以達到跨領域的深入連接和交流。這些新興技術的引入也將會帶來新的性能和安全問題,如邊緣計算所采用的分布式架構導致計算任務很可能受到惡意攻擊,人工智能也存在著數據和模型被竊取的風險。因此,6G技術的安全問題也將是標準技術研究的重點,而區塊鏈的技術特點也有助于解決6G網絡中的安全性問題,已制定的區塊鏈技術標準將為我國6G標準制定提供支持。

    (三)數字孿生標準化進程

    數字孿生是一種旨在精確反映物理對象的虛擬模型,通過感知和采集物理世界中的實體信息進行建模,將物理模型映射到虛擬數字世界中,通過模擬計算物理世界的實際運作,展現對應實體的全生命周期,還可借助數字化的方式來預測并介入未來。在大型、復雜項目中,數字孿生的應用表現出色,可以有效地簡化操作流程,提高工作效率。隨著6G技術的普及,6G將為數字孿生提供更高的傳輸速率、更低的時延、更大的連接規模,從而更好應對復雜的應用場景(如數字孿生城市)。

    2020年11月,國際標準化組織(ISO)/ 國際電工委員會(IEC)第一聯合技術委員會、物聯網和數字孿生分技術委員會的數字孿生工作組(SC 41/WG 6)正式成立,主要職責是推動數字孿生的全球標準化進程。為了促進數字孿生技術的應用和發展,國內各組織已陸續建立數字孿生工作組,如全國信息安全標準化技術委員會、全國通信標準化技術委員會、全國智能建筑及居住區數字化標準化技術委員會等都成立了數字孿生工作組,旨在加強數字孿生科學規范設計與應用普及。數字孿生工作委員會由中國信息通信研究院、中國互聯網協會聯合創立,啟動了團體標準的制定過程,成為加快數字孿生標準化進程的重要驅動力。

    在未來的6G時代,數字孿生技術的運用將驅動人類進入充滿虛擬元素的數字世界。數字孿生將在工 / 農業、醫療、城市管理等領域得到廣泛應用,這些應用依賴具備微秒級的極低時延特性、超高速的傳輸效率、萬億數量級的設備互聯網絡。數字孿生會對6G標準的制定起到一定的參考作用,加快我國數字孿生標準制定并申請國際標準有助于鞏固我國6G標準化的優勢。

    (四)人工智能標準化進程

    人工智能技術在通信領域的應用,將促進網絡技術的顯著發展。在通信領域,人工智能在智能調度、網絡狀態跟蹤、信號優化與智能信號生成處理等方面都得到了廣泛應用,有助于推動未來通信范式的演變和網絡架構的變革。通過移動通信基站、智能設備、邊緣服務器等基礎設施的廣泛部署,移動通信網絡將帶來更高效的數據傳輸及更大的網絡帶寬,也為移動分布式和協作式的人工智能技術應用提供更優越的條件。

    人工智能的運用涵蓋了多個學科和行業,全球三大標準化機構都參與了人工智能的相關規范制定。ISO主要關注智能金融、自動駕駛、工業機器人等方面。IEC則專注于可穿戴設備的研究和開發。ITU已經陸續針對機器學習、人工智能、物聯網等設立了一系列的標準與規范。截至2020年,ISO/IEC設立的聯合技術委員會 / 子委員會42(JTC1/SC42)完成了3項標準化工作,正在開展11項標準項目。電氣與電子工程師協會(IEEE)于2016年發布了一系列規范文件,旨在對人工智能系統進行人類社會準則和價值傾向評定并以此形成規范準則。我國編制了《人工智能標準化白皮書(2021版)》,用于指導人工智能標準化方面的研究。

    人工智能應用的核心在于利用不斷提升的計算能力,深度發掘大數據的潛力并進行持久學習。在6G時代,網絡將以智能為基礎,達到自我學習、自我操作、自我維護的目標,從而適應各種實時變化。6G將通過人工智能為整個社會持續地賦能和賦智,實現普惠智能的目標。

    (五)全息通信標準化進程

    隨著6G網絡的發展、終端設備分辨率的提升,即全息通信(3D通信)成為可能,將超越語音、圖像、視頻等2D通信。全息通信通過實時采集、傳輸、渲染等方式,自然還原多維信息,將物質世界中距離遙遠的實體信息通過數據傳輸通道建立起全息影像連接,實現網絡與真實環境的融合。該技術將廣泛應用于影音渲染、遠程醫療、教育產業、工業生產、企業管理等,有助于各領域數字化轉型和升級。

    實現高分辨率、大尺寸的實時交互式全息顯示,需要網絡具備高效的全息影像傳遞功能以及先進的三維立體展現技術。這對信息通信系統提出了更高的要求,該系統必須具備處理千位級別以上并發數據流的能力,相應的用戶吞吐量可達太比特量級。在工業、醫療等特殊環境中,全息通信對于數據傳輸所需的性能提出了更高的要求,即擁有更快的傳輸速度、更低的延遲、更強的穩定性、更高的準確性。在6G時代,相關技術標準將更完善,可為6G標準發展提供新思路。

    四、6G關鍵技術標準的超前布局

    在6G關鍵技術研制上,我國仍需鞏固5G發展優勢,積極搶占6G標準化的領先地位;存在著潛在關鍵技術儲備不足、關鍵技術理論創新尚需突破、研究計劃尚不完善等問題和挑戰。針對太赫茲、智能超表面、智能全息無線電、超大規模多入多出(MIMO)、通信感知一體化等6G關鍵技術的研究迫在眉睫,亟需超前布局。

    (一)太赫茲技術

    太赫茲指0.1~10 THz的電磁波頻段,頻率比5G更高,包括毫米波、亞毫米波至遠紅外波等波段。國際5G主流頻段是3~6 GHz的毫米波頻段,低頻段的毫米波已經實現工程化并逐漸商業化,頻率更高的光通信也經歷了數十年的發展。但是在毫米波、微波等電學頻段與紅外光、可見光等光學頻段之間,還有一段未被有效利用的頻段,即太赫茲頻段。

    太赫茲在通信領域中具有突出的優勢。與毫米波相比,太赫茲在帶寬方面比毫米波更具優勢,理論上是5G的10~100倍,無線傳輸數據率可以遠超100 Gbit/s。與光通信相比,太赫茲波受環境光源的干擾小,傳輸的可靠性與有效性更高,允許非視距傳輸,在霾、粉塵、紊流等一系列惡劣環境因素影響下仍具有良好表現。此外,太赫茲信號的鏈路方向性更高,被竊聽的風險更低,安全性也更高。太赫茲技術在6G發展中具有良好的應用前景。

    (二)智能超表面技術

    智能超表面技術指利用人為編碼控制對電磁波信號進行智能調控的一種技術。通過調節電磁波的振幅和波長等信號輸入,創造出可控的電磁場,從而提供現實物質世界與數字世界之間的通道。該技術通過調控無線信號傳播,打破無線信道不可控特性,進行三維空間中信號傳播方向的調控和干擾抑制,提升信號的強度和質量。

    智能超表面技術具有高性能、高效率、易推廣等特點,適用于擴展覆蓋范圍、抑制電磁干擾、提升傳輸自由度、解決無線通信中的覆蓋空洞問題、支持大規模連接、實現高精度定位感知等典型應用。智能超表面技術還能與多技術融合,具有極大的應用潛力,是實現未來通信感知一體化的關鍵技術;支持創建智能化的無線環境,引領新一代網絡技術更新,以快速適應不斷增長的移動通信需求。

    (三)智能全息無線電技術

    智能全息無線電技術在6G關鍵技術布局中也是重要方面,基于電磁波的全息干涉原理,對電磁空間進行動態重構和實時準確控制,實現射頻全息到光學全息的映射。

    智能全息無線電技術可應用于多個領域。在無線接入方面,能夠實現比傳統技術更高的容量和更低的時延,如在高速列車、機場等場景中提供穩定可靠的高速無線網絡服務。在智能工廠條件下,支持具有極大流量密度的無線工業通信系統,為工廠的自動化生產提供更加高效、智能的解決方案。在物聯網領域,可為物聯網終端設備提供精確導航定位、無線遠距離快充等服務,為智慧城市建設提供有力支持。智能全息無線電還可以通過無線通信特性實現可視成像和環境感知,準確構建多變的通信環境,為電磁空間智能控制提供支持;基于微波光子天線陣列的相干光上變頻,可實現信號的超高相干性和高并行性,有利于信號直接在光域進行處理和計算,解決相關系統的功耗和時延問題。智能全息無線電技術作者6G物理層備選技術,將是6G標準制定的關鍵內容之一。

    (四)超大規模MIMO技術

    超大規模MIMO技術通過增加天線數量、優化接收機算法來提高系統容量和頻譜效率。得益于芯片和天線集成度的升級,大規模天線陣列的應用更為深入。引入新的材料、技術和功能后,超大規模MIMO技術可以利用更豐富的頻段資源,實現更高效的頻譜利用、更高的定位精度與能量效率、更全面靈活的網絡覆蓋范圍及模式。

    超大規模MIMO具備波束調整的能力,可提供地面覆蓋和非地面覆蓋。未來超大規模MIMO將與環境更好地融合,從而實現網絡覆蓋、多用戶容量等指標的大幅提高。分布式超大規模MIMO有利于構造超大規模的天線陣列,網絡架構趨近于無定形網絡,有利于獲得均勻一致的用戶體驗、更高的頻譜效率、更低的系統傳輸能耗。超大規模MIMO陣列具有極高的空間分辨力,能在復雜的無線通信環境中實現精準的三維定位。該技術的超高處理增益能有效補償高頻段的路徑損耗,在原有發射功率的條件下提升高頻段的通信距離和覆蓋范圍。引入人工智能后,可在信道探測、波束管理、用戶檢測等多個環節實現智能化。超大規模MIMO陣列將成倍提高6G頻譜效率,顯著增強6G的空間分辨能力。

    (五)通信感知一體化

    在信息實際處理過程中,同步實現感知和通信功能的通信技術被稱為通信感知一體化技術,可通過軟硬件資源或信息共享實現協同工作,有效提升硬件效率、信息處理效率、系統頻譜效率。相應設計理念就是將無線通信和感知功能在同一系統中實現并融合共生。通信系統借助硬件或信號處理部分來執行各種感知服務,感知結果協助通信的連接和控制以增強通信效能和服務質量。

    在未來的6G網絡中,通信和感知功能將使無線系統具有感知物理世界的能力,利用感應器傳輸的通信信號實現感知功能,如目標的檢測、定位、識別、成像等。無線系統通過感知功能可以獲取周邊環境信息、高效分配通信資源、大幅提高通信效率,從而優化用戶終端使用場景并提升用戶體驗。使用更高頻段的頻譜(如毫米波、太赫茲波)將進一步增強無線系統的周圍環境信息獲取能力,提高系統性能并創造更多應用。

    五、6G標準化進程的發展建議

    (一)加強6G關鍵技術自主創新,推動6G基礎產業自主發展

    在6G關鍵技術研究方面,我國與發達國家之間還有一定的差距。在6G的激烈競爭中,新一輪技術革新和產業轉型顯得尤為關鍵。建議積極推動太赫茲、超大規模MIMO、智能超表面等6G關鍵技術研究,鼓勵高校、企業、科研院所深入參與。未來6G發展需要打破發達國家的技術和標準壟斷,推動6G產業基礎發展,可在政策層面強化對半導體材料、核心元器件等基礎產業的支持力度,為6G關鍵技術和標準化發展筑牢產業基礎。

    (二)加快跨領域協同合作創新,制定6G關鍵技術標準體系

    6G將在工業、農業、醫療、城市管理等領域進行深入應用。應加強跨行業、跨領域的協作,推動產業鏈上、下游協同創新,可采取設立研究中心、共同參與重大科技項目研發、組織行業聯盟等途徑,有效匯聚各方力量。在此基礎上,積累6G實際生產經驗,共同推動6G核心技術探索與標準制定。6G技術將在區塊鏈、全息通信、算力網絡、人工智能、數字孿生等新場景技術支持下發揮重要作用,而這些新場景技術的標準化進程也將反向推動6G關鍵技術標準的制定。

    (三)深化6G技術國際合作,構建開放共贏全球產業生態

    在6G研發過程中,僅依靠國內的力量可能存在被孤立和邊緣化的風險。我國應團結各方力量,達成共識、深化合作,形成統一標準,確立合作伙伴關系。國內的科研院所、高校、企業可積極參與3GPP、ITU等國際組織,在6G技術、規范、行業應用等方向開展民間合作,追求6G的全球統一標準和建設生態。在此基礎上,我國積極擴大6G國際交流中的影響力,進一步增進國際層面的協作,有效探索6G技術在歐洲、美國、日本、韓國等國家和地區的聯合應用,以此促進6G行業的創新發展,構建共同發展、合作開放的6G全球產業環境。

    編 輯:路金娣
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