朱伏生畅谈6G产业思考：2030年方能正式投入商用

2019-05-13 08:52

6G候选技术分析

在6G候选技术分析中，朱伏生重点介绍了6G和人工智能、可见光覆盖、THz频谱的开发、OAM轨道角动量、MIMO／Massive MIMO、同时同频全双工技术和频谱管理和区块链等技术。

朱伏生认为，人工智能广泛应用于6G。无线信道分析和物理层算法利用AI算法。基站对周围环境通过AI进行语义描述，分几个层面。基站360VR实时描述；地图结合不可见部分进行语义描述；周围运动物体的辅助描述请求（例如汽车）。对无线网络的维护采用AI算法进行业务量发展，规划，运营及维护等进行新一代技术的应用，降低OPEX（人力和能源消耗）。

在行业应用AI方面，朱伏生认为，对安防，继续将MEC下沉到基站，本地具有识别能力，各种服务器提供异构体支持各种人识别，动物识别，车辆识别，灾害预警等业务。6G会建立智能制造本地业务，智能规划企业所需的通讯需求，本地频率需求及申请。此外，6G将延续5G中无人机和AI的结合，并将应用广泛化，解决5G难以完成的应用。

在朱伏生看来，6G不能仅仅视为一种无线通信技术，而是激活了带宽达到400THz的可见光谱资源。拓展下一代宽带通信的频谱，抢占空白频谱、有效利用资源。与照明、显示产业深度耦合，为通信带来独特优势。白光对人眼安全；无电磁污染，可以应用在电磁敏感环境（飞机、医院、工业控制）；可见光通信兼具照明、通信和控制定位等功能，符合国家节能减排战略；频谱无需授权即可使用；可见光通信适合信息安全领域应用。可见光通讯的业务场景可以覆盖水下，高楼覆盖（宏基站一般覆盖很差）等。同时，朱伏生认为，6G技术的可见光覆盖仍有需要解决的问题，器件问题，电力线和业务流的产业结合问题，上行链路设计问题。

在谈到THz频谱的开发方面，朱伏生指出，“中国经过多年研究，在THz的产生，器件和生态链方面取得很大进展。每2年一届的中国泰赫兹研究大会，到2018年10月，进行了4届。也在THz通讯领域进行了很多研究成果。根据研究成果，THz通讯会对backhaul，relay方面产生直接影响。如果能解决方向性问题，预计可解决6G的小区覆盖容量问题。部分研究也表明，THz信号也能够通过反射波接受和恢复数据，这对移动组网是个好消息。”

朱伏生进一步表示，“凭借THz技术的发展，我们可以期望获得Tbps的空口传送能力。经过理论和实验，1GHz带宽可超过50Gbps，采用Massive MIMO在更宽带宽下，预计可以50＊8（MIMO带来的增益）＊2.5GHz＝1000Gbps。”

传统的调制技术，使用频率、时间、码型和空间等资源作为自由度，而OAM调制技术将载波携带的OAM模式作为调制参数。利用OAM模式内在的正交性，将多路信号调制在不同的OAM模式上，根据模式的不同区分不同的信道。由于具有OAM的螺旋波束可以构成无穷维的希尔伯特空间，因此理论上同一载频利用OAM复用可获得无穷的传输能力。

OAM复用的频谱利用率远远高于LTE、802.11n和DVB－T。朱伏生透露，“OAM轨道角动量的研究主要包括四方面：OAM波的调制产生和发射，特别是不同本征值；传输特性研究；检测和信号复原和组网的研究。”

朱伏生认为，MIMO／Massive MIMO 仍然是提升容量的重要手段。“MIMO 技术通过多流实现容量的提升，对4G来说表现出很有效的方法。但对于5G来说，容量还是受限，特别是人口密集使用区，如高楼，体育场，大型车展或商场，通信量巨大。于是 Massive MIMO通过区域性的分开终端用户所对应天线，从而达到大大提高容量的目的。

本质上是将多个小型的MIMO基站（例如8＊8），组合形成大的基站集（例如32＊32＝16＊（8＊8），即为16个MIMO基站），注意容量并不是倍数关系。可以包括全向MIMO，定向MIMO。6G要保持高吞吐量，当毫米波，THz引入后，预计Massive MIMO天线数可以继续增大，例如192，1024等。形式也可能是大型智能表面（LIS），附着于建筑物表面。

在谈到同时同频全双工技术时，朱伏生指出，从理论计算获知，TDD和FDD的频率浪费都在50％以上。频率资源的稀缺性，使得本技术研究有必要；根据业界研究的现在水平，频谱效率可以提升80％以上。朱伏生表示，目前存在的困难主要是：多天线MIMO全双工：多通道的射频域抵消电路成本、体积；环境适应能力，自干扰信道变化，实时跟踪收敛抵消；全双工组网，基站间干扰消除，终端间干扰消除；帧结构和资源调度；全双工器件和芯片：连续可调时延器，没有货架芯片；射频域抵消器件的非线性较高。

此外，朱伏生认为，除了公共licensed频谱外，随着网络越加致密化，基于区块链的对一些不用的频率的动态频谱共享技术是趋势。通过集中的频谱访问数据库系统来动态管理不同类型的无线流量，以提高频谱使用效率。区块链是分布式数据库，无需中央中介即可安全更新。对于需要本地频率的机构，设置LBRS，可以用于智能制造和现代医院等场合，满足本地高可靠性及保密通信的需求。

（作者：林想）

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