6G无线热点技术研究白皮书_30页_1mb

6G无线热点技术研究白皮书总结（2020年）

核心内容概述

本白皮书由广东省新一代通信与网络创新研究院联合清华大学、北京邮电大学、北京交通大学、中国科学院空天信息创新研究院、中兴通讯股份有限公司和中国联合网络通信有限公司共同发布，旨在梳理6G无线通信中各热点技术的应用和发展方向，为6G的未来研究和产业化发展提供理论支持和技术指导。

主要观点与关键信息

6G通信愿景

• 6G将实现空天地海一体化通信网络，覆盖全球全地形。
• 6G将支持超大带宽视频传输、超低时延工业物联网、全息通信等全新应用场景。
• 6G将实现1Tbps峰值速率、1Gbps用户体验速率、0.1ms超低时延、超高频谱利用率等性能指标。

6G信道仿真技术

• 射线跟踪（Ray-tracing, RT）是6G信道建模的重要技术，其能够准确模拟电磁波的传播特性。
• 6G将采用太赫兹频段，其传播特性更接近于光，适合使用射线跟踪技术进行建模。
• 项目团队研发了高性能射线跟踪仿真平台CloudRT，具备高精度、高效率和大规模计算能力。
• CloudRT已成功应用于多种场景，包括车联网、工业物联网、太赫兹通信、全息通信等。
• 未来射线跟踪技术将向智能化、自适应和多级仿真方向发展，以支撑6G的系统级性能评估。

6G宽带系统

• 6G将推动通信场景从物理空间扩展到虚拟空间，实现“空-天-陆-海”全维度融合通信网络。
• 6G将实现“随时随地随心”的通信体验，支持海量终端的个性化需求。
• 6G将实现“智能泛在”的通信系统，移动边缘计算（MEC）和AI赋能是关键。

6G关键技术方向

• 轨道角动量（OAM）技术：OAM提供了新的物理维度，可提升频谱效率、传输容量和抗干扰能力。OAM可分为量子态和统计态波束，目前主要依赖于涡旋波束。
• 太赫兹通信技术：太赫兹频段具有大带宽和高数据传输速率的优势，但存在路径损耗大、穿透能力差等挑战。
• 智能反射表面（IRS）技术：通过控制超材料的电磁特性，实现信号的调控和优化，是6G网络的重要支撑技术。
• 可见光通信与定位融合技术：利用LED的调制特性实现通信、定位和照明功能的融合，具备低成本、高安全、无电磁辐射等优势。
• 区块链与无线网络融合：区块链可提升6G网络的信任机制、资源利用率和共享效率，推动网络共建共享、频谱动态共享等。

太赫兹通信平台构想

• 太赫兹通信需要高功率发射、高灵敏接收、高增益天线等关键技术。
• 当前太赫兹器件仍面临功率低、体积大、效率低等挑战，需推进集成化、小型化发展。
• 太赫兹通信平台的构建需要解决波束管理、多频段协同、多尺度通信等问题。

太赫兹波形与调制技术

• 6G太赫兹通信需要新型波形设计，如低峰均比调制（如FDSS+pi/2 BPSK、8-BPSK、CPM等）。
• 未来研究方向包括多种波形的组合应用、波束管理、动态频谱规划、智能调度等。

太赫兹天线与器件技术

• 太赫兹天线由于波长短，加工难度大，需采用高精度制造和优化设计技术。
• 反射面天线是当前实现高增益太赫兹天线的主要方式，但其波束灵活性有限。
• 相控阵列天线技术是提升太赫兹通信灵活性和多用户支持的关键。

未来核心技术研究方向

• 空天地一体化网络：实现全球全域覆盖，解决偏远地区通信问题。
• 太赫兹通信：推进器件小型化、集成化、标准化，推动规模化商用。
• 轨道角动量（OAM）：研究长距离、大容量涡旋波束传输方法，探索OAM量子态传输技术。
• 智能反射表面（IRS）：提升系统灵活性和效率，优化电磁波调控与传输。
• 可见光通信与定位融合：推动室内高精度定位与高速通信的结合，探索应用场景与系统设计。
• 区块链与无线网络融合：提升网络信任、资源利用率和共享效率，推动6G网络的智能化与去中心化发展。

6G研究与产业化路径

• 当前6G研究主要聚焦于太赫兹通信、OAM、IRS、可见光通信、区块链等技术方向。
• 6G将实现从“外延式”算力到“内生式”算力的转变，推动网络与计算的深度融合。
• 6G将依托AI、大数据等技术，实现通信系统的智能化与高效化。
• 6G通信系统的构建需要多技术融合、多场景适配，推动通信技术向多维度、多尺度发展。

未来展望

• 6G通信技术将实现从“人-物”互联到“万物”互联的跨越。
• 未来6G技术发展将经历三个阶段：关键器件小型化集成化、标准化推动、试点应用与商用落地。
• 随着技术的不断突破，太赫兹通信、OAM、IRS、可见光通信等技术将成为6G的重要支撑技术，推动未来信息社会的全面实现。

关键技术研究进展

• CloudRT平台：具备高性能计算能力，支持太赫兹、毫米波等多种场景的信道建模和仿真。
• OAM波束：可提升频谱效率和传输容量，未来研究方向包括长距离传输、波束校准、广义波束成形等。
• 太赫兹器件：如混频器、功率放大器、低噪声放大器等，是6G通信系统实现的关键。
• 可见光通信：具备低成本、高安全性、无电磁干扰等优势，是6G室内通信的重要补充。
• 区块链：可提升6G网络的信任机制、资源共享与数据安全，是未来通信网络融合的重要方向。

产业合作与研究方向

• 本白皮书由多家高校、研究机构和企业联合发布，推动6G技术研究与产业化进程。
• 未来6G技术研究需要产学研协同，加强基础研究、系统设计、测试验证和标准制定。
• 6G将带来新的通信应用场景，如全息通信、空天地一体化、智能反射表面、可见光通信等。

总结

本白皮书全面梳理了6G通信中的热点技术，包括射线跟踪仿真、太赫兹通信、轨道角动量、智能反射表面、可见光通信、区块链等。这些技术将共同支撑6G通信实现超高数据传输速率、超低时延、超大连接密度、高可靠性和高安全性等目标。未来6G研究将重点突破关键器件、系统架构、信道建模、波束管理、频谱共享等技术瓶颈，推动6G无线通信技术的标准化和商业化进程。