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新聞來源:新物聯Newiot 原創       發布時間:2019/11/7       共計:449 瀏覽
在2019年11月3日,由科技部會同發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發工作啟動會。由專家代表共同討論未來6G的發展思路及工作計劃,標志著我們6G研發工作正式開啟。

目前全球6G技術正屬于起步和探索階段,早些時間美國也宣稱,已經開始為 6G 研發在無線電頻率方面鋪好道路!那么讓我們一起了解一下6G與5G有哪些不同?



6G全稱是第六代移動通信系統(6th generation mobile networks),是指第六代移動通信技術,是5G系統后的延伸。仍在開發階段。6G的傳輸能力可能比5G提升100倍,網絡延遲也可能從毫秒降到微秒級。6G網絡將打造一個通訊衛星與地面無線互聯互通的世界,通過衛星通信與6G的融合,實現全球無縫覆蓋,網絡信號無死點的特征。6G通信不再是簡單的網絡帶寬和傳輸速度的突破,更重要的是它縮小了世界的距離,全網覆蓋,實現全球萬物互聯。


6G(第六代移動通信系統)相關技術說明:

一、太赫茲頻段

6G將使用太赫茲(THz)頻段,且6G網絡的“致密化”程度也將達到前所未有的水平,屆時,我們的周圍將充滿小基站。太赫茲頻段是指100GHz-10THz,是一個頻率比5G高出許多的頻段。從通信1G(0.9GHz)到4G(1.8GHZ以上),我們使用的無線電磁波的頻率在不斷升高。因為頻率越高,允許分配的帶寬范圍越大,單位時間內所能傳遞的數據量就越大,也就是我們通常說的“網速變快了”。不過,頻段向高處發展的另一個主要原因在于,低頻段的資源有限。就像一條公路,即便再寬闊,所容納車量也是有限的。當路不夠用時,車輛就會阻塞無法暢行,此時就需要考慮開發另一條路。頻譜資源也是如此,隨著用戶數和智能設備數量的增加,有限的頻譜帶寬就需要服務更多的終端,這會導致每個終端的服務質量嚴重下降。而解決這一問題的可行的方法便是開發新的通信頻段,拓展通信帶寬。

我國三大運營商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間的一部分頻段,而國際電信標準組織定義的5G的主流頻段是3GHz-6GHz,屬于毫米波頻段。到了6G,將邁入頻率更高的太赫茲頻段,這個時候也將進入亞毫米波的頻段。一般而言,影響基站覆蓋范圍的因素比較多,比如信號的頻率、基站的發射功率、基站的高度、移動端的高度等。就信號的頻率而言,頻率越高則波長越短,所以信號的繞射能力(也稱衍射,在電磁波傳播過程中遇到障礙物,這個障礙物的尺寸與電磁波的波長接近時,電磁波可以從該物體的邊緣繞射過去。繞射可以幫助進行陰繞射可以幫助進行陰影區域的覆蓋)就越差,損耗也就越大。并且這種損耗會隨著傳輸距離的增加而增加,基站所能覆蓋到的范圍會隨之降低。

6G信號的頻率已經在太赫茲級別,而這個頻率已經接近分子轉動能級的光譜了,很容易被空氣中的被水分子吸收掉,所以在空間中傳播的距離不像5G信號那么遠,因此6G需要更多的基站“接力”。5G使用的頻段要高于4G,在不考慮其他因素的情況下,5G基站的覆蓋范圍自然要比4G的小。到了頻段更高的6G,基站的覆蓋范圍會更小。因此,5G的基站密度要比4G高很多,而在6G時代,基站密集度將無以復加。



二、空間復用技術
6G將使用“空間復用技術”,6G基站將可同時接入數百個甚至數千個無線連接,其容量將可達到5G基站的1000倍。前面說到6G將要使用的是太赫茲頻段,雖然這種高頻段頻率資源豐富,系統容量大。但是使用高頻率載波的移動通信系統要面臨改善覆蓋和減少干擾的嚴峻挑戰。

當信號的頻率超過10GHz時,其主要的傳播方式就不再是衍射。對于非視距傳播鏈路來說,反射和散射才是主要的信號傳播方式。同時,頻率越高,傳播損耗越大,覆蓋距離越近,繞射能力越弱。這些因素都會大大增加信號覆蓋的難度。不止是6G,處于毫米波段的5G也是如此。而5G則是通過Massive MIMO和波束賦形這兩個關鍵技術來解決此類問題的。我們的手機信號連接的是運營商基站,更準確一點,是基站上的天線。Massive MIMO技術說起來挺簡單,它其實就是通過增加發射天線和接收天線的數量,即設計一個多天線陣列,來補償高頻路徑上的損耗。在MIMO多副天線的配置下可以提高傳輸數據數量,而這用到的便是空間復用技術。

在發射端,高速率的數據流被分割為多個較低速率的子數據流,不同的子數據流在不同的發射天線上在相同頻段上發射出去。由于發射端與接收端的天線陣列之間的空域子信道足夠不同,接收機能夠區分出這些并行的子數據流,而不需付出額外的頻率或者時間資源。這種技術的好處就是,它能夠在不占用額外帶寬、消耗額外發射功率的情況下增加信道容量,提高頻譜利用率。不過,MIMO的多天線陣列會使大部分發射能量聚集在一個非常窄的區域。也就是說,天線數量越多,波束寬度越窄。這一點的好處在于,不同的波束之間、不同的用戶之間的干擾會比較少,因為不同的波束都有各自的聚焦區域,這些區域都非常小,彼此之間不怎么有交集。但是它也帶來了另外一個問題:基站發出的窄波束不是360度全方向的,該如何保證波束能覆蓋到基站周圍任意一個方向上的用戶?這時候,便是波束賦形技術大顯神通的時候了。簡單來說,波束賦形技術就是通過復雜的算法對波束進行管理和控制,使之變得像“聚光燈”一樣。這些“聚光燈”可以找到手機都聚集在哪里,然后更為聚焦地對其進行信號覆蓋。5G采用的是MIMO技術提高頻譜利用率。而6G所處的頻段更高,MIMO未來的進一步發展很有可能為6G提供關鍵的技術支持 。



雖然我國5G技術在全球具有領先地位,而且剛剛開始商用 ,但是對于6G技術的研究和探索,也不能落后,必須提前布局,著手研究,盡快發展,才有可能在下一個時代繼續領跑6G!

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