【中国移动】从需求到实践-6G超大规模天线的技术演进_20页_10mb

报告摘要

6G超大规模天线技术演进总结

核心内容

6G网络将面临全新的业务和场景需求，如沉浸式云XR、全息通信、数字孪生等，这些需求对网络性能指标提出了更高的要求，包括100Gbps级别的峰值速率、10~100Gbps的用户体验速率、相比5G有2~3倍的谱效提升等。为满足这些要求，超大规模天线（Massive MIMO）技术需要在多个维度进行演进，包括成本、功耗、性能和覆盖等方面。

主要观点

1. 6G新需求

新业务和场景：如沉浸式云XR、全息通信、数字孪生等将推动6G网络对性能指标的更高要求。
性能指标：需要实现100Gbps级别的峰值速率、10~100Gbps的用户体验速率、谱效提升2~3倍。
MIMO技术的关键作用：MIMO技术仍然是实现6G网络性能提升的核心手段。

2. 集中式MIMO演进

天线规模变化：从3G的Smart Antenna到4G的8通道，再到5G的64通道，MIMO技术逐渐演进。
成本与功耗挑战：随着天线数量增加，部署、维护和功耗成本也随之增加，需寻找成本与性能之间的平衡。
新形态阵列设计：
- 稀布阵：在一定孔径上稀疏布置天线阵元，以较少的天线数达到与均匀阵类似的性能，优势包括结构简化、成本降低。
- 电磁超材料阵列：通过新材料和工艺，将自然不可控的电磁传播环境变为人为可控，优势包括低成本、低功耗、易部署。
- 小间距天线/全息MIMO：通过减小天线间距提升天线口径效率，适用于终端和小站，优势包括体积小、能效高。

3. 分布式MIMO演进

演进目标：
- 速率提升：用户体验速率、边缘用户速率和网络吞吐量。
- 灵活性提升：多频率灵活扩展、终端移动性、按需组网。
- 时延降低：接入时延和切换时延。
- 算力降低：终端复杂度和功耗。
技术挑战：
- 算力挑战：大规模协作节点导致MIMO预编码复杂度急剧提升，容量增益受限。
- 同步和校准挑战：多节点协作需要精准的时频同步和校准。
- 接入与切换挑战：终端如何快速接入网络并实现无感切换。
- 前传挑战：新型分布式架构可能引入交叉前传链路，影响灵活性。
解决方案：
- 低复杂度协作预编码：如簇内CJT预编码、簇间传输方案。
- 调度与分簇：动态分簇算法，结合UE QoS需求、干扰抑制和算力优化。
- 鲁棒性校准：采用UE辅助的校准方法、RRU内残留误差校准、TDD上下行校准等。
- 同步优化：通过灵活部署和精准定时同步提升性能。
- 终端接入优化：实现“接入即协作”，提升网络灵活性。

关键信息

6G典型场景：包括沉浸式云XR、全息通信、数字孪生等。
6G网络关键能力：需实现100Gbps峰值速率、10~100Gbps用户体验速率、2~3倍谱效提升。
中低频段超大规模MIMO：6-7GHz频段是未来6G网络的主要工作频段，需解决覆盖和性能问题。
毫米波频段超大规模MIMO：FR2频段面临信道条件苛刻、组网成本高等挑战，需设计高性能收发架构和传输方案。
分布式MIMO实验系统：基于中国移动商用低成本RRU构建的6G无蜂窝分布式MIMO试验系统，实现48数据流高谱效并行传输，频谱效率达到0.2Kbps/Hz，技术指标国际领先。
通感算智融合：分布式MIMO网络架构可支持全域通感算智融合，提升感知定位精度和信号处理能力，丰富6G业务类型。