作者為：Yu-Han Chang 博士

當5G毫米波尚未起飛時，6G研究已經(jīng)開始。但究竟什么是6G，哪些是值得關(guān)注的新興領(lǐng)域？

本文將提供6G的高層次概述，包括6G頻率、技術(shù)發(fā)展趨勢和值得注意的6G應(yīng)用。本文分享的信息來自IDTechEx的最新研究報告《6G市場2023-2043：技術(shù)、趨勢、預(yù)測、玩家》。這份報告為這一新興領(lǐng)域提供了重要的洞察力和商業(yè)前景。

IDTechEx 報告“2023-2043 年 6G 市場：技術(shù)、趨勢、預(yù)測、參與者”中的重點報道領(lǐng)域。資料來源：IDTechEx

頻率很重要

這篇文章從最基本的層面開始 - 頻段。在5G中，6GHz以下（3.5-6GHz）和毫米波（mmWave，24-100GHz）頻段是所覆蓋頻譜中的兩個新頻段。在6G中，考慮的頻率范圍包括7至20GHz頻段、W波段（75-110GHz以上）、D波段（110GHz至175GHz）、275GHz和300GHz之間的頻段以及THz范圍（0.3-10THz）?？紤]7-20GHz之間的頻段是因為需要覆蓋，以實現(xiàn)眾多6G用例的移動和 "在路上 "應(yīng)用。W和D頻段對6G接入和Xhaul（如前傳、回傳）網(wǎng)絡(luò)都有意義。要考慮滿足兩種服務(wù)的目標的解決方案。截至2022年9月，全球頻譜分配不超過275GHz。然而，275-450 GHz范圍內(nèi)的頻段已被確定用于實施陸地移動和固定服務(wù)應(yīng)用，以及275-1000 GHz范圍內(nèi)的無線電天文學(xué)和地球探測衛(wèi)星服務(wù)和空間研究服務(wù)。

6G頻譜部署戰(zhàn)略概述。請注意，盡管根據(jù)定義，太赫茲頻段從300GHz到10THz，但電信專業(yè)人士發(fā)現(xiàn)將超過100GHz的應(yīng)用歸為太赫茲通信更為簡單。

6G的承諾和挑戰(zhàn)是什么？

通過利用太赫茲頻段的大帶寬，6G有望實現(xiàn)1 Tbps的數(shù)據(jù)速率。然而，要實現(xiàn)這一速率是非常具有挑戰(zhàn)性的，因為需要一個大的連續(xù)帶寬，但在現(xiàn)實中，可用于的帶寬是有限的，并被分割在不同的頻段上。另一個方面是，頻譜效率與檢測所需的信噪比（SNR）進行了直接的權(quán)衡。要求的信噪比越高，由于高頻率下的傳輸功率限制以及增加的噪聲，各自的范圍就越短。作為一個例子，三星最先進的D波段相位陣列發(fā)射器原型目前展示了120米的最遠移動距離，但只達到了2.3Gbps。其他小組展示了更高的數(shù)據(jù)率，但空中旅行距離只有厘米級。

為了進一步改善鏈路范圍以及提高數(shù)據(jù)速率，在設(shè)計6G無線電時需要考慮幾個要求。例如，選擇適當?shù)陌雽?dǎo)體來提高鏈路范圍是至關(guān)重要的，挑選具有小介電常數(shù)和譚氏損耗的低損耗材料來防止大量的傳輸損耗。為了進一步降低傳輸損耗，需要采取新的封裝策略，將射頻元件與天線緊密結(jié)合。然而，人們必須記住，隨著設(shè)備變得越來越緊湊，電源和熱管理變得更加關(guān)鍵。

除了設(shè)備設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)部署策略也是一個關(guān)鍵的研究領(lǐng)域，以解決NLOS和功率消耗的挑戰(zhàn)。例如，正在研究建立一個異構(gòu)的智能電磁（EM）環(huán)境，利用廣泛的技術(shù)，如可重新配置的智能表面（RIS）或中繼器。

6G應(yīng)用

6G與前幾代通信的一個重大變化是，它現(xiàn)在將包括非地面網(wǎng)絡(luò)，這是6G的一個關(guān)鍵發(fā)展項目，使傳統(tǒng)的2D網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在3D空間發(fā)揮作用。低空平臺（LAPs）、高空平臺（HAPs）、無人駕駛飛行器（UAVs）和衛(wèi)星是非地面網(wǎng)絡(luò)（NTNs）的例子。中國在2020年11月發(fā)送了世界上第一顆6G衛(wèi)星。今年，華為利用LEO（低地球軌道）衛(wèi)星測試了NTN 6G網(wǎng)絡(luò)。這一領(lǐng)域越來越多的活動表明，NTN網(wǎng)絡(luò)肯定會成為一個關(guān)鍵的發(fā)展趨勢。

盡管有通信，6G也有望進入傳感、成像、無線認知和精確定位的世界。去年，蘋果為其太赫茲傳感器技術(shù)申請了專利，用于iDevice的氣體傳感和成像。華為也測試了幾個綜合傳感和通信（ISAC）的原型。還有許多研究和試驗正在進行中，以充分利用6G太赫茲頻段的潛力。