6G移动通信系统:理论与技术
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第1章 移动通信系统演进

未来无线通信系统将进一步提升频谱效率、网络能效、峰值速率、用户体验速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、定位能力等关键指标的性能;并随着大数据和人工智能的发展逐步从“万物互联”向“泛在连接、万物智联”演进。本章对5G进行了概述,并简要介绍了6G愿景、性能需求和频谱规划以及体系架构和关键技术,希望为未来的6G研究提供参考。

纵观移动通信发展史,人类对于通信的要求从能交流信息、简单通话,到现在的低时延、高可靠、大容量的第五代移动通信技术(5G),最终将迈向“信息随心至,万物触手及”的终极愿景。移动通信从第一代发展至第五代以及第六代,经历了一次次技术革新与标准的演进。5G网络架构的设计需要兼顾实现高效的信息交互、功能平面划分更合理的统一的端到端网络的系统设计,目标是实现灵活和安全的组网。网络切片、移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)、按需定制的移动网络功能等相关技术为5G愿景实现提供了必要的技术支撑。在5G商用起步阶段,还有许多问题需要解决,如在高频段通信以及大规模多入多出(Multiple-input Multiple-Output,MIMO)场景下,相关信道问题需要解决,5G相关技术特性和标准协议还需要继续完善,同时,对于第六代移动通信技术(6G)的探索也应该开始进行。

目前,对于6G的本质探索,主要集中在“智慧连接”“深度连接”“全息连接”和“泛在连接”[1]。基于此,6G支持的典型业务将催生出许多全新应用,如全息通信、孪生体域网、智慧交通和无人机等。为支持这些应用,6G的频谱效率、网络能效、峰值速率、用户体验速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、定位能力等关键指标比5G都有了明显的提升,所具有的网络架构具有支持多种异构网络智能互联融合的能力,以动态满足复杂多样的场景和业务需求。目前,对6G的探索还在进行中,已被提出的关键技术有:太赫兹(THz)通信、可见光通信(Visible Light Communication,VLC)、超大规模天线、智能反射表面(Intelligent Reflect Surface,IRS)、基于人工智能的无线通信等,这些通信技术将对社会发展及人类生活产生深远的影响,将成为推动社会经济、文化和日常生活等的社会结构变革的驱动力。