6G 移動通信的技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景

（江西誠科建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，江西 南昌 330025）

一、概述

6G，即第六代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，一個概念性無線網(wǎng)絡(luò)移動通信技術(shù)，也被稱為第六代移動通信技術(shù)。主要促進的就是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

6G 網(wǎng)絡(luò)將是一個地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。通過將衛(wèi)星通信整合到6G 移動通信，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡(luò)信號能夠抵達任何一個偏遠的鄉(xiāng)村，讓深處山區(qū)的病人能接受遠程醫(yī)療，讓孩子們能接受遠程教育。此外，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G 地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動支持下，地空全覆蓋網(wǎng)絡(luò)還能幫助人類預(yù)測天氣、快速應(yīng)對自然災(zāi)害等。未來6G 通信技術(shù)不再是簡單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破，它更是為了縮小數(shù)字鴻溝，實現(xiàn)萬物互聯(lián)這個“終極目標(biāo)”，這便是6G 的意義。

二、6G 移動通信的技術(shù)應(yīng)用分析

（一）6G 將進入太赫茲頻段

目前，我國三大運營商的4G 主力頻段位于1.8GHz～2.7GHz 之間的一部分頻段，而國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織定義的5G 的主流頻段是3GHz～6GHz，屬于毫米波頻段。到了6G，將邁入頻率更高的太赫茲頻段，這個時候也將進入亞毫米波的頻段。太赫茲（THz）頻段是指100GHz～10THz，是一個頻率比5G 高出許多的頻段。從通信1G（0.9GHz）到現(xiàn)在的5G（3GHZ 以上），使用的無線電磁波的頻率在不斷升高。因為頻率越高，允許分配的帶寬范圍越大，單位時間內(nèi)所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大。不過，頻段向高處發(fā)展的另一個主要原因在于，低頻段的資源有限。隨著用戶數(shù)和智能設(shè)備數(shù)量的增加，有限的頻譜帶寬就需要服務(wù)更多的終端，這會導(dǎo)致每個終端的服務(wù)質(zhì)量嚴重下降。而解決這一問題的可行的方法便是開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬。

（二）6G 網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)“致密化”

影響基站覆蓋范圍的因素比較多，如信號的頻率、基站的發(fā)射功率、基站的高度等。就信號的頻率而言，頻率越高則波長越短，信號的繞射能力越差，損耗也就越大，并且這種損耗會隨著傳輸距離的增加而增加，基站所能覆蓋到的范圍會隨之降低。6G 信號的頻率已經(jīng)在太赫茲級別，而這個頻率已經(jīng)進入分子轉(zhuǎn)動能級的光譜了，很容易被空氣中的水分子吸收掉，所以在空間中傳播的距離不像5G 信號那么遠，6G 需要更多的基站“接力”。5G 使用的頻段要高于4G，在不考慮其他因素的情況下，5G 基站的覆蓋范圍自然要比4G 的小。到了頻段更高的6G，基站的覆蓋范圍會更小。因此，5G的基站密度要比4G 高很多，而在6G 時代，基站密集度將變得更加致密。

（三）空間復(fù)用技術(shù)

6G 移動通信將使用空間復(fù)用技術(shù)，6G 移動通信基站可以同時接入上千個無線外部連接，容量將達到5G 的1000 倍。MIMO 技術(shù)是通過增加天線的數(shù)量構(gòu)造多天線陣列來補償高頻路徑上的傳輸損耗，空間復(fù)用技術(shù)的作用是能在MIMO 多天線的陣列配置下提高傳輸數(shù)據(jù)量。高速率的數(shù)據(jù)流在信號的發(fā)射端被分割為多個低速率的子數(shù)據(jù)流，分割得到的不同子數(shù)據(jù)流在不同的天線上以相同的頻段發(fā)射出去，又因為發(fā)射和接收端天線陣列之間的空域子信道不同，接收天線能夠區(qū)分這些同頻并行的子數(shù)據(jù)流，故不再需要消耗額外的頻率或時間來識別這些數(shù)據(jù)流。

空間復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點就是能在不占用額外帶寬和消耗額外功率的情況下增加信道容量，提高頻譜頻段的利用率。但MIMO 技術(shù)構(gòu)造的多天線陣列會使大部分發(fā)射出的能量聚集在極窄的空間范圍內(nèi)，即天線數(shù)量越多，發(fā)射波束的寬度越窄，各個用戶終端和不同的波形之間干擾很小，最后利用波束賦形技術(shù)便可以對信號進行焦點式覆蓋。5G 移動通信以MIMO 技術(shù)作為核心從而提高了頻譜利用率，那么MIMO 也同樣會為6G 提供技術(shù)支持。

三、6G 展望未來

6G 早期階段將對5G 進行擴展和深入，以AI 邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)智能應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的深度融合，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實、虛擬用戶、智能網(wǎng)絡(luò)等功能。在人工智能理論、新興材料和集成天線相關(guān)技術(shù)的驅(qū)動下，6G 的長期演進將產(chǎn)生新突破。

“使用一代、研究一代、儲備一代”，這句話是對技術(shù)研究最好的解釋。目前全球已經(jīng)開始研究6G 了，未來10 年內(nèi)，人們的生活將會發(fā)生很大的轉(zhuǎn)變。6G 能達到100G/s，到2030 年的時候，6G 應(yīng)能得到全面部署。

6G 的特點是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)組建互聯(lián)網(wǎng)，而非光纖和基站。基建工作主要在太空完成，而且主要是衛(wèi)星發(fā)射和部署工作。之前，衛(wèi)星發(fā)射大國不接受我國主導(dǎo)的5G，直接跳升6G 的可能性非常大。由于航天強國優(yōu)勢，遙感技術(shù)、深空探測、操控技術(shù)都很發(fā)達，可重復(fù)火箭技術(shù)日趨成熟，芯片技術(shù)發(fā)達，直接過渡到6G 反而相對容易。

結(jié)束語：

如今，6G 移動通信技術(shù)已基本確定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在不久的將來，6G 移動通信技術(shù)必然會以高效、安全、可靠的通信服務(wù)應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的各個方面，為人們生產(chǎn)生活提供便利，進一步促進移動信息社會的不斷發(fā)展。