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浅析6G无线通信技术及应用

1概述

人工智能AI、虚拟现实VR、物联网IoT等各种自动系统应用的快速发展，带来了巨大的流量，自动系统在社会的各个领域流行，数以百万计的传感器被集成到城市、工业、汽车、家庭等各种环境中，以提供智能化、自动化的工作及生活，需要具有更加可靠连接的高数据速率来支持这些应用程序。

与4G通信相比，尽管5G网络提供大带宽、新的QoS、新技术如毫米波等，但以数据为中心的自动化系统的快速增长已然超过了5G无线网络的能力，5G通信在很大程度上忽视了通信、智能、传感、控制和计算

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收稿日期：2022-06-02

等功能的融合，未来的物联网应用将需要融合特定设备，要求至少10Gbit/s的数据速率，随着5G能力达到极限，新的设计目标需要引进6G技术。

26G通信技术的服务能力

与4G/5G通信相比，6G网络技术和支持能力要求更高，如表1所示。

6G新兴技术包括太赫兹波段、人工智能、光无线通信（OWC）、3D网络、无人机UAV、智能反射表面IRS和无线功率传输等，6G通信将通过引入这些新技术的融合，实现各种系统功能特性：无处不在移动超宽带

（uMUB）、超高速低延迟通信（uHSLLC）、大规模机器通信（mMTC）、超高数据密度（uHDD）。应用场景如图1所示。

38 2022/07/DTPT

表16G与4G、5G通信技术能力比较

内容

6G

5G

4G

峰值数据速率

1Tbit/s

10Gbit/s

1Gbit/s

端到端延迟/ms

1

1

100

最大频谱效率（/bit/s/Hz）

100

30

15

移动性支持（/bit/s）

1000

500

350

卫星集成

完全支持

否

否

AI智能

完全支持

部分支持

否

无人驾驶汽车

完全支持

部分支持

否

扩展现实

完全支持

部分支持

否

触觉通信

完全支持

部分支持

否

太赫兹通信

广泛支持

非常有限

否

服务能力

触觉通信

VR，AR

Video

体系结构

智能表面

大规模MIMO

MIMO

最大支持频率

10THz

9GHz

6GHz

36G通信关键技术

从移动网络的发展历程来看，6G网络技术大多基

于5G架构，继承5G优势并增加改进部分新技术。

3.1人工智能

5G通信系统支持部分或非常有限的人工智能，而

6G将完全支持AI的自动化。人工智能在6G阶段将充分发挥作用，实现从认知无线向智能无线的转变，机器学习的进步为6G中实时通信创造了更多的智能网络，在通信中引入人工智能将简化和改善实时数据的传输。

机器学习有可能应用于射频信号处理、频谱挖掘和频谱映射，将光子技术与机器学习相结合，推动人工智能在6G中的进化，从而构建一个基于光子的认知无线电系统。物理层采用基于人工智能的编解码器，深度学习信道状态估计，自动调制分类，在数据链路层和传输层，基于深度学习的资源分配、智能流量预测和控制被广泛研究以满足6G需求。人工智能技术将有助于实现6G通信中uMUB、uHSLLC、mMTC和uHDD服务的目标。

UM-MIMOBS：Ultra-MassiveMIMOBaseStationsCell-ran：SmallcellrandomaccessnetworkV/A/MR：Virtual/Augmented/Mixedreality

M-UE：Macrocellular-userequipmentsCell-APsDense

sCell-UE

Dronenetwork

sCell-UE：Smallcelluserequipment

VLC：Visiblelightcommunication

sCell-RANsCell-APs

sCell-AP：SmallcellaccesspointssCell-UEsCell-APsSDN：Softwaredefinednetworking

UAV：UnmannedArialvehicleBCI：BraincomputerinterfaceM2M：Machine-to-machineM2H：Machine-to-human

sCell-UE

3Dvirtual

UN-MIMOBS

M2MM2H

communication

Ground/satellite

Virtualconsultation

Touch

Taste

FiveSenses

Smell

Hear

BC