6G移動通信的技術應用及發展路徑探析

劉遠高

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近幾年，5G技術實現了廣泛推進，若是要實現場景多元化管理，就要建立無盲點全覆蓋網絡，但是距離萬物智聯還有一段距離，這就需要6G技術予以補充和優化。

1 6G移動通信的技術特點及應用領域

1.1 技術特點

6G移動通信技術將呈現出不同的技術特征，更好地滿足通信應用要求。

1.1.1 6G技術將進入太赫茲頻段

5G移動通信支持的主力頻段為3～6 GHz，本身是毫米波頻段，而在6G技術背景下，技術體系將向著太赫茲頻段轉型，進入亞毫米頻段[1]。太赫茲頻段如圖1所示。

圖1 太赫茲頻段

按照通信原理對太赫茲技術進行分析，它就是亞毫米波技術模式，隨著頻率的增高，傳輸波長會隨之變短，而對應的帶寬范圍則會不斷擴張，一定時間內通信系統的數據傳輸量也會從少量變為多量。6G技術正是為了實現超高速通信目標，在啟用太赫茲波替代毫米波的同時，建立基于移動通信技術的傳遞模式和傳遞體系。在太赫茲頻譜頻率規定范圍內，要滿足0.3～3 THz的高頻需求，相較于5G移動通信技術，6G移動通信的太赫茲波將實現網速提升10倍的目標[2]。在對6G移動通信技術進行分析后可知，6G移動通信技術的相關參數也將發生變化，具體參數如下：（1）用戶體驗速率將達到10～100 Gb/s；（2）誤碼率將在0.000 1以下；（3）移動性將達到1 000 km/h；（4）標準頻譜為0.095～3 THz；（5）國內通信頻段為0.095～3 THz；（6）傳輸手段主要是太赫茲模式，對應的波長為0.03～3 mm；（7）可支持接入速率也將在100 Gp/s以上[3]。

正是基于太赫茲技術的優勢作用，許多科技領域已經事先應用該項技術進行項目的升級，尤其是醫療行業，將利用太赫茲波長替代傳統的X-rays，建立更加安全、規范和高效的醫療處理方式。因此，在6G移動通信技術向著多元方向發展的過程中，太赫茲技術的融合也將實現有限頻譜帶寬條件下建立更多服務終端的目標，并且優化控制服務質量，實現通信效能的多元拓展[4]。

1.1.2 6G網絡實現致密化

在6G移動通信技術發展進程中，對基站覆蓋范圍產生影響的因素較多，其中信號的頻率、基站的發射功率、基站高度等都是關鍵，尤其是信號的頻率，頻率高則會使得波長縮短，對應的信號繞射能力也會降低，此時會造成較大的能源損耗，并且這種損耗量會隨著距離的增加而逐漸增多，直接影響基站的實際覆蓋范圍。相較于5G移動通信技術，6G移動通信頻率將進入太赫茲技術模式，實現分子轉動能級光譜的信息處理，也正是由于6G的特殊性，需要更多的基站建立接力模式才能完成信號的傳遞和管理。因此，為了彌補覆蓋范圍受限的弊端，6G移動通信技術體系要想實現全面發展，就要建立更加致密的基站網，從而滿足信號傳遞和交流互通的要求，維持良好的信息控制效能。

1.1.3 6G網絡將全面推進空間復用技術

在空間復用技術應用的過程中，6G移動通信網絡能實現上千個無線外部連接的同時接入處理，并且實際接入的容量也將是5G移動通信技術的1 000倍。在5G移動通信技術體系中，多入多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術借助天線數量增設的方式打造天線列陣模式，以便于能有效補償控制高頻段路徑傳輸的消耗問題，而在6G移動通信體系中，空間復用（圖2）就是在MIMO基礎上配置更高的列陣體系，從而維持數據傳輸的效率。應用高速率數據流無法全面保證信號的控制模式，因此將其分割為多個低速率的子數據流單元，并且配合不同的數據流進行天線頻段處理，就能實現更加可控的傳遞管理。與此同時，接收天線借助對應的分析方式完成同頻并行子數據流的分析和評估，無需耗費大量的額外頻率就能保證數據流的整合效果[5]。

圖2 空間復用

另外，空間復用技術還能在不占用帶寬的基礎上有效增設信道容量，從而為頻譜頻段的應用水平和利用率提升予以保障。值得一提的是，MIMO多天線列陣的應用會存在發射等量高度聚集在較窄區域內的情況，此時天線數量增多，波束帶寬也會變窄，會產生用戶信息受干擾的現象，并伴隨波束覆蓋盲點問題，這就需要借助對應的波束賦形算法完成波束的管理和實時性控制，維持相應信息和數據傳遞的規范效果，最大程度上提高移動通信傳輸質量水平[6]。

1.1.4 地面無線和衛星通信集成技術

在6G移動通信技術全面發展的背景下，衛星通信技術、平流層通信技術以及地面信息技術的融合將成為行業發展的必然趨勢，建立融合技術體系能為信號的廣泛覆蓋提供更加堅實的技術支持，并且在全球衛星定位系統、電信衛星系統、地球圖像衛星系統以及地面網絡聯動技術支持體系內，地空全覆蓋應用模式也將向著更加廣泛的路徑轉型，配合網絡聯動支持體系，輔助人們開展相關工作。例如，完成天氣的預測分析，以便于人們能更好地開展自然災害的處理工作[7]。

與此同時，6G移動通信網絡體系在技術支持下還將向著基站小型化趨勢發展，依據技術要求和控制標準打造規范化智能互聯運行維護機制，滿足技術應用控制標準的同時夯實技術應用基礎，配合納米天線等尖端研究技術，利用新型材料實現基站小型化和便利化轉型目標，為基站致密化布局發展提供保障。

1.2 應用領域

展望6G移動通信技術，將應用在更多的信息管理領域內，在5G移動通信技術基礎上建立更高效、更便捷、更快速的信息交互模式。并且6G移動通信技術也將向著多元方向開展，建立匹配化應用模式，在網絡致密化發展的基礎上，滿足更加多樣化的需求，積極推進萬物智聯發展進程。

第一，應用在高速通信環境內，正是基于6G移動通信的技術轉型，能在高速運行環境下實現超高清視頻通話，滿足信息傳遞要求。第二，生命科學，基于太赫茲技術要點，將應用在人體局部成像、疾病醫療診斷、實時性跟蹤人體特征等領域中，從而提高醫療發展水平[8]。第三，天文觀測，基于技術要點實現以宇宙背景為核心的數據信息匯總管理。第四，無損檢測，6G移動通信技術將圍繞集成技術轉型發展要求實現多元化應用，包括油畫檢測、航天器檢測、半導體元器件檢測等。第五，應用在云建模、車聯網、智能制造等技術領域內，融合云端遠程控制、虛擬現實（Virtual Reality，VR）全息影像等技術建立更加快捷的信息傳遞模式。第六，使能技術，6G移動通信技術將基于其更便捷、更高效的傳遞模式被應用在個性化傳輸、意念驅動網絡、人工智能信號處理等方面，真正意義上推動使能技術應用進程[9]。

2 6G移動通信的技術發展趨勢

正是基于6G移動通信技術的發展優勢，在未來移動通信技術全面升級的背景下，6G移動通信系統將實現信號全面覆蓋，為通信網絡世界連接和信息交互提供保障，減少網絡信號盲區造成的影響，并建立更加科學規范的信號管控平臺。最關鍵的是，6G移動通信網絡將為偏遠山村網絡通信便捷化提供更加充足的保障，配合北斗衛星等系統建立信息聯動管理模式，更好地輔助人類開展相關工作，積極推動萬物互聯發展規劃的進程。

另外，在6G移動通信技術支持下，家庭ATM通信系統、衛星到衛星直接聯通模式、海上空間通信模式等都將陸續實現，為智慧城市、智慧家庭、智慧村落等工作的合理化開展予以支持，確保相關應用效果和控制水平都能全面進步[10]。

3 結 論

總而言之，6G移動通信技術依舊處于初步研發階段，其核心技術也將向著更加多元的方向轉型，為配合技術革新發展，通信技術性能整合效果也將更加可靠，為用戶提供更便捷的服務和體驗，為網絡技術廣泛覆蓋打造可控化平臺，真正實現衛星通信全覆蓋。