6G总体愿景与潜在关键技术白皮书_32页_3mb

6G总体愿景与潜在关键技术白皮书总结

一、6G总体愿景

6G将实现从服务于人、人与物到支撑智能体高效互联的跃迁，推动构建普惠智能的人类社会。其愿景包括：

• 人机物智能互联：实现人与人、人与物、物与物之间的高效智能连接。
• 沉浸式交互场景：支持精确的空间互动，满足人类在多重感官、情感和意识层面的联通需求。
• 数字孪生与智慧互联：打造泛在精细、实时可信、有机整合的数字世界，实时反映和预测物理世界的真实状态。
• 全域覆盖：实现空天地一体化的全球无缝覆盖，随时随地满足安全可靠的“人机物”无限连接需求。
• 绿色与可持续发展：提升能效，推动通信技术向低碳、绿色方向发展。

二、6G发展的宏观驱动力

1. 社会结构变革驱动力

• 数字技术普惠包容：应对收入失衡，推动高品质智慧服务普及。
• 中产阶级增长：预计到2030年全球中产阶级将达到50亿，推动智能服务普及。
• 人口老龄化与少子化：通过智能技术提升人力资本和配置效率，推动无人化生产。

2. 经济高质量发展驱动力

• 新技术注入新动能：推动生产方式向更高质量、智能方向转变。
• 全球化与信息成本降低：通过数字技术实现全球资源的高效协同与配置，提升国际分工效率。

3. 环境可持续发展驱动力

• 碳中和目标：6G将提升能效，推动绿色通信发展。
• 高耗能行业转型：支持智能电网、智能制造、工业生产等领域的数字化管理，助力节能减排。
• 应对极端天气与疫情：提升环境感知和智能协同能力，实现更广泛的区域协同和资源调度。

三、6G潜在应用场景

1. 沉浸式云XR

• 实现虚拟空间与现实世界的深度融合，支持多维交互和高沉浸体验。
• 未来将实现超低时延（<10ms）和超高带宽（>10Gbps）。

2. 全息通信

• 实现三维动态交互，提供身临其境的通信体验。
• 需要超高分辨率（60 ppd）、高帧率（120Hz）和高吞吐量（Tbps级别）。

3. 感官互联

• 支持触觉、嗅觉、味觉等多维感官信息的传输。
• 提供沉浸式体验，如远程医疗、虚拟旅游、智能交互等。

4. 智慧交互

• 实现情感交互和脑机接口，提升人与智能体的交互质量。
• 传输时延需小于1ms，用户体验速率需大于10Gbps。

5. 通信感知

• 实现通信与感知的深度融合，提升环境感知能力和通信效率。
• 利用毫米波、太赫兹等高频段提升感知精度和定位能力。

6. 普惠智能

• 通过AI赋能，实现无处不在的智慧内核。
• 支持海量智能终端的协作与学习，推动社会智能化发展。

7. 数字孪生

• 实现物理世界的数字镜像，用于模拟、预测和优化。
• 需要支持亚毫秒级时延、Tbps级传输速率和高精度建模能力。

8. 全域覆盖

• 实现空天地海一体化的全球无缝覆盖。
• 支持偏远地区、飞机、无人机、轮船等场景的宽带接入。

四、6G潜在关键技术

1. 内生智能的新型网络

• 人工智能技术将内生于6G网络，提升网络的智能化水平。
• 包括新型空口设计和新型网络架构。

2. 增强型无线空口技术

• 调制编码技术：如极化码和LDPC码，提升传输效率和可靠性。
• 新波形技术：如FTN、SEFFM、OVXDM，实现更高频谱效率。
• 多址接入技术：非正交多址接入，支持密集场景下的低成本、高可靠接入。

3. 超大规模MIMO技术

• 实现更高频谱效率、更广网络覆盖和更高定位精度。
• 面临成本高、信道建模复杂等挑战。

4. 带内全双工技术

• 提升系统频谱效率，实现同时发射和接收。
• 关键挑战在于自干扰抑制和系统稳定性。

5. 新物理维度无线传输技术

• 智能超表面（RIS）：主动调控电磁波，提升覆盖和感知能力。
• 轨道角动量（OAM）：实现高容量、高效率的无线传输。
• 智能全息无线电（IHR）：实现超高分辨率空间复用和感知能力。

6. 太赫兹与可见光通信技术

• 太赫兹通信：支持超高速率、大容量传输，适用于特殊场景。
• 可见光通信：利用LED光源，实现高保密性、无电磁辐射的通信方式。

7. 通信感知一体化

• 实现通信与感知的协同，提升环境感知和通信效率。
• 需要统一的信号波形设计、数据处理算法和感知辅助通信技术。

8. 分布式自治网络架构

• 实现灵活、普适的组网方式，支持多模信任和安全协同。
• 需要网络层与应用层的深度融合，提升网络的智能化和安全性。

9. 确定性网络

• 支持端到端确定性传输，满足时延敏感业务需求。
• 需要资源分配、服务保护、QoS度量等系统性优化。

10. 算力感知网络

• 实现云边端算力的统一调度与共享，提升网络计算能力。
• 需要统一的算力资源建模和智能调度机制。

11. 星地一体融合组网

• 实现空天地海一体化覆盖，支持全球无缝连接。
• 需要多维立体组网架构、星间激光通信、移动性管理等技术。

12. 支持多模信任的网络内生安全

• 实现安全内生，支持集中式、去中心化和第三方信任模式。
• 需要融合区块链、隐私计算、量子安全密码等技术。

五、对6G发展的几点思考

1. 5G商用为6G奠定基础

• 5G已实现与垂直行业的深度融合，推动6G发展。
• 6G将在5G基础上进一步拓展物联网应用，实现万物智联。

2. 智赋万物与智慧内生

• 6G将推动人工智能、大数据等技术与通信深度融合。
• 实现网络智能化，提升决策效率与服务质量。

3. 高中低全频段高效利用

• 6G将扩展至毫米波、太赫兹和可见光等高频段。
• 高频段将满足特定场景的高容量、高速率需求。

4. 卫星等非地面设施助力全域覆盖

• 卫星、无人机等将补充地面网络，实现全球无缝覆盖。
• 需要解决高时延、低容量等挑战，构建空天地一体化网络。

六、缩略语简表

英文缩写	英文全称	中文解释
AI	Artificial Intelligence	人工智能
AR	Augmented Reality	增强现实
DOICT	The Convergence of DT, OT, IT, and CT	数字、运营、信息、通信技术融合
DTN	Digital Twin Network	数字孪生网络
FDD	Frequency Division Duplex	频分双工
FTN	Faster-Than-Nyquist	超奈奎斯特采样
IHR	Intelligent Holographic Radio	智能全息无线电
IoT	Internet of Things	物联网
LDPC	Low Density Parity Check	低密度奇偶校验
MIMO	Multiple-Input Multiple-Output	多输入多输出
MR	Mixed Reality	混合现实
MTP	Motion-To-Photons	头动响应
OAM	Orbital Angular Momentum	轨道角动量
OVXDM	Overlapped X-domain Multiplexing	重叠X域复用
PAPR	Peak to Average Power Ratio	峰均功率比
PPD	Pixels Per Degree	像素每度
QoS	Quality of Service	服务质量
RIS	Reconfigurable Intelligent Surface	可重构智能表面
SEFFM	Spectrally Efficient Frequency Division Multiplexing	高谱效频分复用
TCA	Tight-Coupling Antenna	紧耦合天线阵列
TDD	Time Division Duplex	时分双工
UCA	Uniform Circular Array	均匀圆形天线阵
uHDD	Ultra High Data Density	超高数据密度
UTC-PD	Uni-Traveling-Carrier Photodiode	单行载流子光电探测器
VR	Virtual Reality	虚拟现实
XR	Extended Reality	扩展现实