6G（第六代移动通信技术）
浏览次数：5849次  最近更新：2019-07-26 18:29:42

6G，即第六代移动通信标准，一个概念性无线网络移动通信技术，也被称为第六代移动通信技术。

6G的传输能力可能比5G提升100倍，网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。

6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到6G移动通信，实现全球无缝覆盖，网络信号能够抵达任何一个偏远的乡村，让深处山区的病人能接受远程医疗，让孩子们能接受远程教育。此外，在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下，地空全覆盖网络还能帮助人类预测天气、快速应对自然灾害等。这就是6G未来。6G通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破，它更是为了缩小数字鸿沟，实现万物互联这个“终极目标”，这便是6G的意义。

有关技术

6G将使用太赫兹（THz）频段，且6G网络的“致密化”程度也将达到前所未有的水平，届时，我们的周围将充满小基站。太赫兹频段是指100GHz-10THz，是一个频率比5G高出许多的频段。从通信1G（0.9GHz）到4G（1.8GHZ以上），我们使用的无线电磁波的频率在不断升高。因为频率越高，允许分配的带宽范围越大，单位时间内所能传递的数据量就越大，也就是我们通常说的“网速变快了”。不过，频段向高处发展的另一个主要原因在于，低频段的资源有限。就像一条公路，即便再宽阔，所容纳车量也是有限的。当路不够用时，车辆就会阻塞无法畅行，此时就需要考虑开发另一条路。频谱资源也是如此，随着用户数和智能设备数量的增加，有限的频谱带宽就需要服务更多的终端，这会导致每个终端的服务质量严重下降。而解决这一问题的可行的方法便是开发新的通信频段，拓展通信带宽。我国三大运营商的4G主力频段位于1.8GHz-2.7GHz之间的一部分频段，而国际电信标准组织定义的5G的主流频段是3GHz-6GHz，属于毫米波频段。到了6G，将迈入频率更高的太赫兹频段，这个时候也将进入亚毫米波的频段。中国科学院国家天文台研究员苟利军告诉《互联网周刊》说：“太赫兹在天文中被称为亚毫米，这类天文台的站点一般很高而且很干燥 ，比如南极，还有智利的acatama沙漠。”那么，为什么说到了6G时代网络“致密化”，我们的周围会充满小基站？这就涉及到了基站的覆盖范围问题，也就是基站信号的传输距离问题。一般而言，影响基站覆盖范围的因素比较多，比如信号的频率、基站的发射功率、基站的高度、移动端的高度等。就信号的频率而言，频率越高则波长越短，所以信号的绕射能力（也称衍射，在电磁波传播过程中遇到障碍物，这个障碍物的尺寸与电磁波的波长接近时，电磁波可以从该物体的边缘绕射过去。绕射可以帮助进行阴绕射可以帮助进行阴影区域的覆盖）就越差，损耗也就越大。并且这种损耗会随着传输距离的增加而增加，基站所能覆盖到的范围会随之降低。6G信号的频率已经在太赫兹级别，而这个频率已经接近分子转动能级的光谱了，很容易被空气中的被水分子吸收掉，所以在空间中传播的距离不像5G信号那么远，因此6G需要更多的基站“接力”。5G使用的频段要高于4G，在不考虑其他因素的情况下，5G基站的覆盖范围自然要比4G的小。到了频段更高的6G，基站的覆盖范围会更小。因此，5G的基站密度要比4G高很多，而在6G时代，基站密集度将无以复加。

空间复用技术

6G将使用“空间复用技术”，6G基站将可同时接入数百个甚至数千个无线连接，其容量将可达到5G基站的1000倍。前面说到6G将要使用的是太赫兹频段，虽然这种高频段频率资源丰富，系统容量大。但是使用高频率载波的移动通信系统要面临改善覆盖和减少干扰的严峻挑战。

当信号的频率超过10GHz时，其主要的传播方式就不再是衍射。对于非视距传播链路来说，反射和散射才是主要的信号传播方式。同时，频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近，绕射能力越弱。这些因素都会大大增加信号覆盖的难度。不止是6G，处于毫米波段的5G也是如此。而5G则是通过Massive MIMO和波束赋形这两个关键技术来解决此类问题的。我们的手机信号连接的是运营商基站，更准确一点，是基站上的天线。Massive MIMO技术说起来挺简单，它其实就是通过增加发射天线和接收天线的数量，即设计一个多天线阵列，来补偿高频路径上的损耗。在MIMO多副天线的配置下可以提高传输数据数量，而这用到的便是空间复用技术。在发射端，高速率的数据流被分割为多个较低速率的子数据流，不同的子数据流在不同的发射天线上在相同频段上发射出去。由于发射端与接收端的天线阵列之间的空域子信道足够不同，接收机能够区分出这些并行的子数据流，而不需付出额外的频率或者时间资源。这种技术的好处就是，它能够在不占用额外带宽、消耗额外发射功率的情况下增加信道容量，提高频谱利用率。不过，MIMO的多天线阵列会使大部分发射能量聚集在一个非常窄的区域。也就是说，天线数量越多，波束宽度越窄。这一点的好处在于，不同的波束之间、不同的用户之间的干扰会比较少，因为不同的波束都有各自的聚焦区域，这些区域都非常小，彼此之间不怎么有交集。但是它也带来了另外一个问题：基站发出的窄波束不是360度全方向的，该如何保证波束能覆盖到基站周围任意一个方向上的用户？这时候，便是波束赋形技术大显神通的时候了。简单来说，波束赋形技术就是通过复杂的算法对波束进行管理和控制，使之变得像“聚光灯”一样。这些“聚光灯”可以找到手机都聚集在哪里，然后更为聚焦地对其进行信号覆盖。5G采用的是MIMO技术提高频谱利用率。而6G所处的频段更高，MIMO未来的进一步发展很有可能为6G提供关键的技术支持。