B5G、6G以及未来无线通信技术发展调研

通信技术简介

从1948年香农发表了《通信的数学原理》，七十年来，现代无线通信系统从无到有，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。1978年，美国的贝尔实验室成功研制了第一个移动蜂窝电话系统AMPS，开启了移动通信的先河，标志着1G正式登上历史舞台，随后出现2G（TDMA技术）、3G（CDMA技术），4G（SDMA技术）乃至于现在风口上的5G技术，都极大的丰富了人们的生活，使移动通信成为人必不可少的一部分。
5G时代已经到来，但是移动通信系统还面临了许多挑战：

• 数据的速率将难以达到1 Tbit/s量级以上；
• 多域网络之间相对独立，没有完整的协同传输框架，难以满足全方位、立体化的多域、跨域传输及覆盖，空天通信、空地通信及海域通信能力严重不足；
• 随着大数据、互联网、智慧城市、智慧产业和信息物理与社会融合空间的兴起，对网络的创新、智慧、安全融合提出了更高的要求，例如，情景再现与融合、智慧城市神经网络、智能无人网络等

而这些存在的问题，也需要通过移动通讯系统的不断迭代升级来解决，即下一代通信系统来解决。

B5G发展目标

从1G到4G，每一代通讯系统的升级换代都是针对增强移动宽带性能这条主线，即提高网络速度；而从4G到5G的演进则开始考虑支持多种业务需求矛盾的场景，不仅提高了移动网络速度，还增加了高可靠性和低时延通讯的特点。基于这种发展规律，B5G技术将在三个维度上不断完善，最终演变为泛在融合信息网络：

• 进一步提高通信速率到1Tbit/s的量级；
• 拓展通信空间，由目前局限于陆地拓展到海洋、天空乃至太空环境下；
• 基于人工智能，进一步加强和完善通信智慧，由目前单一设备的智能处理演进至多设备、多网络之间的协同跨域联动智能处理，并且从信息传输、处理及应用层面进一步加强和深化通信智慧。

而为了解决这些目标，所需要的关键技术主要分为以下几个方面：

• 网络层
  • 面向人、机、物融合的全析B5G网络架构
  • 基于人工智能的移动网络架构；
  • 认知增强与决策推演的智能定义网络架构。
• 传输层
  • 非平衡极化传输；
  • 基于极化码的多址、MIMO及中继（Relay）技术。
• 物理层
  • 太赫兹技术；
  • 深度学习智能信号处理技术。

B5G是一个泛在信息融合网络。与目前的4G、5G相比，他的数据速率达到Tbit/s量级，适用场合大大拓宽，网络智能化水平进一步提升。

6G发展目标

现在5G还未完全商用，但各国对于6G技术的研究已经开始。在2018年9月的“2018年世界移动通信大会·北美”上，美国联邦通信协会专员代表称，6G时代将迈向太赫兹时代，随着网络越加致密化，基于区块链的动态频谱共享技术正在变成新的技术趋势。百度对于6G的定义是这样子的：

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。

基于通信系统的演进规律，6G将探索并汇集5G所遗漏的相关技术：

• 6G进入太赫兹频段，网络“致密化”
• 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。
• 动态频谱共享+区块链

对于6G技术，早在2018年3月9日，我国工信部部长苗圩表示中国已经着手研究6G。2019年3月15日，美国联邦通讯委员会（FCC）一致投票通过开放“太赫兹波”频谱的决定，以期其有朝一日被用于6G服务。其他各国如俄罗斯也有参与6G技术的研发。
但是，从5G的发展可以看出，毫米波的大规模部署仍存在很大问题，而6G使用的太赫兹波段则更加困难。

未来无线通信技术展望

移动通讯技术从1G时代到2G时代的演进用了30年，从2G时代到3G时代的演进用了15年，从3G到4G的推出用了5年。技术升级的速度越来越快，而每一代通信技术成为商用主流的时间也越来越短。那么，无线通信技术的发展方向到底是怎么样的呢？我想，应该体现在以下几个方面：

• 在当前已有的几个方面继续提高，如网络速度、时延、稳定性等；
• 实现地面无线与卫星通信集成，实现全连接的世界，达到全球无缝覆盖的效果；
• 探寻新的无线通讯手段，烽火、旗帜、电磁波等等，都是作为通讯的载体出现，电磁波通讯已经逐步发展到太赫兹，或许能寻求到另外一种可替代的媒介进行更高效的信息传输。