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五大未来最具潜力的6G关键技术介绍

2020-07-08 10:55 次阅读

5G建设之中,6G的脚步已经临近。针对各国及相关产业界对6G的愿景设想,选取五大未来最具潜力的6G关键技术进行介绍。

可见光通信

为有效缓解当前无线通信系统频谱资源紧缺的问题,可采用可见光通信(Visible Light Communications,VLC)技术作为下一代无线通信系统的关键技术。波段为390-700nm的可见光通信系统通常能够充分利用可见光发光二极管LED)的优势,同时实现照明和高速数据通信的目标。与传统无线电通信技术相比,VLC具有频段资源丰富、连续带宽大(THz级);频谱使用目前无需授权;不产生电磁辐射,也不易受电磁干扰影响;只能视距传输,不能穿透墙壁等遮挡物;可快速、灵活组网,网络使用与维护成本较低等特点。

太赫兹通信

太赫兹是指频谱在0.1~10THz之间的电磁波,是一种介于微波与光波之间的全新频段。太赫兹通信频谱资源丰富、传输速率高(Tbps级),是未来移动通信中可能采用的优势型宽带无线接入通信技术。目前,ITU己决定将0.12THz和0.2THz划分给无线通信使用,但0.3THz以上的频谱划分内尚未统一,同时也未被完全开发。此外,相比传统无线通信和无线光通信而言,太赫兹通信还具波束窄、方向性好,具有更强的抗干扰能力,穿透性强,能量效率高等特点。

五大未来最具潜力的6G关键技术介绍

共享频谱通信

为满足未来6G系统频谱资源使用需求,一方面需要“开源”,即通过采用可见光和太赫兹等全新频谱资源扩展可用频谱;另一方面也需要“节流”,即通过更加灵活的方式分配和使用频谱,提升频谱资源利用率。目前,无线通信系统主要采用静态的授权频谱使用方式。授权频谱用户长期独占一定的频谱资源,有效避免系统间干扰。但是,频谱闲置、频谱资源利用率低等问题较为普遍,从而加剧了现阶段和未来的频谱供需矛盾。因此,频谱资源共享是6G时代更好的选择。共享频谱通信分为两种类型:

一是非授权频谱,用户使用频段不受限制,彼此之间享有同等的使用权利但均不受到保护,需要通过技术手段避免相互产生干扰。常见的非授权频段为2.4GHz、5GHz,占总可用频谱的比例很小,不同国家和地区的使用规则也不统一。3GPP LTE Rel-13 标准版本引入LAA(Licensed-Assisted Access)技术,开创了蜂窝系统使用非授权频谱的先例。未来,5G NR也将可以利用非授权频谱通信。

二是动态频谱共享,在保证主用户不受干扰的前提下,通过设计许可权限(如规定接入时间、接入地点、发射功率、干扰保护等),赋予次用户相应的频谱使用权利,次用户可使用频谱池数据库、频谱感知、认知无线电、人工智能等技术,在空间、时间、频率等不同维度上与主用户共享频谱,以在未来网络中更好的采用共享频谱技术提升频谱资源利用率,同时也可以更高效地进行频谱监管。有关动态频谱共享的技术已有许多研究,期待6G能够广泛应用。

天地一体无线通信

天地一体化通信网络是指将卫星通信系统和地面互联网、移动通信网相通,形成一张覆盖全球、按需接入的天地一体化信息网络体系。天地一体化网络架构可以作为未来6G通信网络架构的一部分,其组成一般是由地球同步轨道卫星组成天基骨干网络,由中低轨的若干卫星组成各种类型和层次的天基接入网络,由若干地球站组成的地面接入网络,还包括互联互通的多个地面骨干通信网络等。目前,天地一体化通信网络还面临传统卫星系统与移动通信网络的互联互通、系统间和区域间频谱资源与轨道资源分配管理问题、不同卫星系统之间的互联互通等一系列问题等待解决。

人工智能无线通信

近年来,随着大数据时代的来临以及多种软硬件计算资源的增长,人工智能(AI)特别是深度学习,促进了许多领域快速发展,例如语音认知、计算机视觉、机器翻译和生物信息等。为实现无线通信系统效能的大幅提升,AI也在逐步融入到无线通信系统中。目前,AI的预测、推理和大数据分析能力用于无线通信网络的应用层和网络层的无线资源管理和分配,从而实现网络智能化。同时,AI也正向无线通信网络的MAC层和物理层推进,这意味着底层基础的信号处理与通信机制将可能突破传统经典的通信理论框架,而采用基于AI驱动的信号处理及通信机制。
      责任编辑:tzh

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