6G移動(dòng)通信的技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景

徐乙珅，徐瑞俊

（1中國(guó)鐵塔股份有限公司宿遷市分公司 江蘇 宿遷 223800）（2中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇 南京 210019）

1 引言

隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的移動(dòng)通信用戶也在增長(zhǎng)之中，并且對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)方面的使用需求也逐漸增加，促使5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展速度得到極大提升。雖然我國(guó)現(xiàn)階段的5G通信技術(shù)發(fā)展已經(jīng)取得了明顯的成效，并且覆蓋了很多區(qū)域范圍，但是為了進(jìn)一步強(qiáng)化信息傳輸效率，2018年，首次提出了6G移動(dòng)通信技術(shù)，其技術(shù)的發(fā)展前景較為廣闊。對(duì)6G技術(shù)的應(yīng)用可以使6G通信技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中占據(jù)有利位置，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)和更加優(yōu)惠的通信成本[1]。

2 6G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 頻譜利用率高

以現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展角度來(lái)看，其高頻段的頻譜并沒(méi)有得到充足的利用，所以高頻段的頻譜資源利用和發(fā)展的過(guò)程中還存在較大的困難。雖然無(wú)線電波所具備的超強(qiáng)的穿透力會(huì)給人們的日常生活帶來(lái)一些干擾，但是在未來(lái)的6G通信技術(shù)的研究中，還是占據(jù)著十分重要的地位。所以在未來(lái)的6G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，高頻段的技術(shù)資源會(huì)被廣泛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，并且利用率會(huì)特別高。

2.2 通信系統(tǒng)的性能會(huì)有很大的提升

6G移動(dòng)通信技術(shù)下的系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)大大超過(guò)傳統(tǒng)的5G和4G的移動(dòng)通信系統(tǒng)，并且性能方面也會(huì)有很大程度上的提升，可以將多個(gè)不同點(diǎn)的用戶連接起來(lái)，同時(shí)供多個(gè)天線共同使用，讓不同用戶之間可以通過(guò)另外一種方式形成通信方面的合作。并且還需要在研究中，將不同區(qū)域之內(nèi)的組網(wǎng)作為6G移動(dòng)通信技術(shù)中的主要研究對(duì)象，使其技術(shù)的性能有了較大提升。同樣，新的技術(shù)可以將傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)中的相關(guān)理念進(jìn)行改善和升級(jí)，并且為人們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷娑紟?lái)很大的改變，也為人們的生活提供更大的便利。

2.3 先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念

在現(xiàn)階段的很多移動(dòng)通信業(yè)務(wù)中，最為重要的研究領(lǐng)域是移動(dòng)通信業(yè)務(wù)在室內(nèi)的發(fā)展。以現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展的主要趨勢(shì)來(lái)看，以后的室內(nèi)通信將會(huì)是移動(dòng)通信業(yè)務(wù)發(fā)展中最為核心和重要的內(nèi)容。因此，在未來(lái)的6G移動(dòng)通信的發(fā)展中，需要重點(diǎn)關(guān)注室內(nèi)通信水平的建設(shè)，使其整體水平得到有效的提升，從而促進(jìn)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。另外，在發(fā)展的過(guò)程中，還需要考慮到將其室內(nèi)的覆蓋范圍進(jìn)行進(jìn)一步的拓展，使其覆蓋的范圍和領(lǐng)域更為全面和廣泛，將室內(nèi)的通信業(yè)務(wù)得到進(jìn)一步強(qiáng)化。在未來(lái)的6G通信技術(shù)的發(fā)展中，需要抓住未來(lái)發(fā)展中的關(guān)鍵方向，并且使6G通信技術(shù)的專業(yè)水平得到整體提升。

3 6G移動(dòng)通信的技術(shù)應(yīng)用

3.1 通信工程建設(shè)

根據(jù)現(xiàn)階段的各種新聞中的發(fā)展預(yù)測(cè)和相關(guān)人員的研究方向和成果可知，以現(xiàn)在的理念和技術(shù)水平，可以預(yù)測(cè)未來(lái)的6G移動(dòng)通信技術(shù)中的通信工程的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是研究中的重點(diǎn)內(nèi)容，不僅可以使未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積得到有效拓展，并且可以使數(shù)據(jù)中心的傳輸速度和效率也得到極大提升。在現(xiàn)階段的通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建主體仍然是基站，并且網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也是采用一般的應(yīng)用星型。在通信網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用過(guò)程中，其互聯(lián)網(wǎng)的連接的過(guò)程中有兩個(gè)終端，并且還需要將終端與基站進(jìn)行相應(yīng)連接，從而進(jìn)一步完善通信的連接效率。除此之外，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)未來(lái)的通信工程的建設(shè)也具有不小的影響，可以有效地改善傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中的容量，但是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)技術(shù)的實(shí)用卻使得網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍也因此變得更小。但基于6G移動(dòng)通信技術(shù)而言，可以將通信工程中的兩臺(tái)終端進(jìn)行有效的連接和使用，使其數(shù)據(jù)信息的傳輸距離變得更短。在具體的技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，不存在需要轉(zhuǎn)接的情況，使6G移動(dòng)通信技術(shù)的通信可以變得更為便捷和流暢，并且原來(lái)較為嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題也可以得到有效改善。

通信工程建設(shè)中的網(wǎng)絡(luò)配置和組建的運(yùn)行過(guò)程中，需要大量的人力物力，其中需要耗費(fèi)的資源和資金都是較為龐大的。但是6G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，使通信工程的建設(shè)具有更強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求去完成網(wǎng)絡(luò)的組建。在開(kāi)展靈活性的網(wǎng)絡(luò)配置過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)自由的網(wǎng)絡(luò)通信建設(shè)，通過(guò)這樣的方式不僅有效地降低通信建設(shè)中的成本，同時(shí)還可以提升通信效率。因此，在未來(lái)的6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)多接入的方式和多層次的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從而使通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到有效的提升[2]。

3.2 智能通信領(lǐng)域

相比于很多其他的通信技術(shù)，6G移動(dòng)通信技術(shù)在發(fā)展中最為顯著的特點(diǎn)之一就是其通信技術(shù)具有了一定的職能特征。并且在新技術(shù)的應(yīng)用之后，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度也有了很大程度上的提升，能最大程度上滿足現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展需求。在現(xiàn)階段的6G的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，新型的信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，使其數(shù)據(jù)的處理能力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還可以高效處理信息數(shù)據(jù)，為以后的通信技術(shù)的發(fā)展打下了一個(gè)良好基礎(chǔ)。并且在未來(lái)的智慧城市的建設(shè)過(guò)程中，也可以利用6G移動(dòng)通信技術(shù)完成超強(qiáng)鏈的技術(shù)連接，使市場(chǎng)和互聯(lián)網(wǎng)有著較高的聯(lián)系，使其發(fā)展符合現(xiàn)階段的城市基礎(chǔ)設(shè)施中的智能化的發(fā)展和管理。在以后的應(yīng)用6G移動(dòng)通信技術(shù)的時(shí)候，在信息傳輸方面的發(fā)展，可以使通信技術(shù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性得到進(jìn)一步的提升。另外，智能化發(fā)展涉及領(lǐng)域非常廣泛，不僅為網(wǎng)絡(luò)通信保障基礎(chǔ)，同樣也為VR模擬技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)、智能汽車技術(shù)等方面的發(fā)展提供重要的保障。這些技術(shù)在現(xiàn)階段的發(fā)展中雖然已經(jīng)取得了一定的成果，但是其發(fā)展較為依賴現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。所以需要加強(qiáng)6G通信技術(shù)的發(fā)展，使網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪B續(xù)性和穩(wěn)定性更為穩(wěn)固，可以有效地促進(jìn)智能通信領(lǐng)域的發(fā)展。

4 6G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展前景

4.1 6G移動(dòng)通信技術(shù)將進(jìn)入太赫茲頻段

目前世界范圍內(nèi)4G的主要頻段是1.8 GHz～2.7 GHz中的一部分頻段，而5G移動(dòng)通信技術(shù)的主要頻段則位于3 GHz～6 GHz，但是這些都還屬于毫米波的頻段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在未來(lái)的6G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展中，會(huì)進(jìn)入頻率更高的太赫茲頻段的發(fā)展階段，這同樣也標(biāo)志著通信技術(shù)的頻段從毫米波頻段進(jìn)入到亞毫米波的頻段。而太赫茲頻段則是指100 GHz～10 THz，比現(xiàn)階段的5G通信的頻段高出了很多。在不同階段的通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，從1G發(fā)展到現(xiàn)階段最為活躍的5G，其發(fā)展的主要趨勢(shì)是其中的無(wú)線電磁波的頻率一直處于不斷的發(fā)展和升高過(guò)程中[3]。因?yàn)?G通信技術(shù)中的頻率較多，所以分配的寬帶范圍也更加廣泛，并且在單位時(shí)間內(nèi)的傳輸速度和數(shù)量也有著明顯的提升。但是導(dǎo)致通信技術(shù)的頻率一直向上發(fā)展的還有另外一個(gè)非常重要的原因，是低頻段的資源較為有限，無(wú)法滿足現(xiàn)階段人們對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的需求。所以需要拓展更多的頻率，使之出現(xiàn)更多提供服務(wù)的終端，所以開(kāi)發(fā)新的通信頻段具有重要作用。

4.2 6G網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)“致密化”

在未來(lái)的6G通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展中，因?yàn)榭梢杂绊懟靖采w范圍的因素較多，比如基站建設(shè)中的信號(hào)頻率問(wèn)題、基站的發(fā)射功率和高度等方面的因素，都會(huì)對(duì)基站造成一定程度上的影響。但是就信號(hào)的頻率發(fā)展而言，其頻率越高波長(zhǎng)則會(huì)越短，信號(hào)的繞射能力就會(huì)變差，損耗增大，更為重要的是這種損耗還會(huì)隨著傳輸距離的增加越來(lái)越大，基站的覆蓋范圍就會(huì)逐漸降低。但是6G移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)入到太赫茲頻段后，可以利用和開(kāi)發(fā)的頻段更多，可以滿足未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的需求。

4.3 空間復(fù)用技術(shù)

由于在6G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展中，主要采用的是太赫茲頻段，頻率超過(guò)10 GHz的時(shí)候，其信號(hào)的傳播方式會(huì)發(fā)生變化，不再是傳統(tǒng)意義上的衍射。但是如果就現(xiàn)在的非視距傳播鏈路來(lái)說(shuō)，以后的信號(hào)傳播方式會(huì)以反射和散射為主。但是同時(shí)也有很多的因素會(huì)影響到信號(hào)覆蓋的效率，為了很好地解決相關(guān)的問(wèn)題，需要在6G中采用空間復(fù)用技術(shù)，這種技術(shù)可以接入上百個(gè)或者是上千個(gè)無(wú)線連接。并且以現(xiàn)在的5G通信技術(shù)來(lái)推測(cè)未來(lái)的6G基站的建設(shè)數(shù)量，其6G基站的個(gè)數(shù)會(huì)是5G基站的1000倍，基站的數(shù)量上差距較大。另外，在發(fā)展的過(guò)程中，6G的通信技術(shù)中也可以采用一個(gè)多天線的陣列，來(lái)補(bǔ)償高頻路徑傳輸方面上的損耗，使其可能產(chǎn)生的損耗降到最低。另外，還可以在MIMO的多天線的配置下進(jìn)一步地提升傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)量，這里也可以運(yùn)用空間復(fù)用技術(shù)。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，可以將一些高頻的傳輸數(shù)據(jù)流分割成多個(gè)子數(shù)據(jù)流傳輸出去。但是由于天線的發(fā)射端和接收端存在天線陣列不同，所以接收端可以有效地區(qū)別這些不同的子數(shù)據(jù)流。最為重要的是這種技術(shù)可以在保障帶寬和損耗的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升現(xiàn)階段的頻譜利用率[4]。但是實(shí)際上MIMO的多天線陣列中也存在明顯缺陷，其波束聚集區(qū)域成狹長(zhǎng)形，但是天線的數(shù)量卻在逐漸增多，波束的寬度也發(fā)生了變化。雖然這一情況可以使不同用戶之間的干擾因素變少，但是由于窄波束的發(fā)射并不能對(duì)其進(jìn)行全方位的覆蓋，所以為了強(qiáng)化窄波束的覆蓋能力，需要強(qiáng)化波束技術(shù)復(fù)雜的算法，強(qiáng)化其管理和控制。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，6G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用前景遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在常用的4G和5G通信技術(shù)，并且未來(lái)6G技術(shù)涉及的領(lǐng)域和發(fā)展方向也更為廣泛。在未來(lái)通信技術(shù)的發(fā)展中，可以將現(xiàn)階段中的熱門技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，并且實(shí)現(xiàn)6G通信技術(shù)全方位的覆蓋，最大程度上利用頻譜。6G通信技術(shù)是基于現(xiàn)階段的5G技術(shù)進(jìn)行的迭代發(fā)展，所以需要確?，F(xiàn)階段的5G通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展，并且還需要在不斷的創(chuàng)新中發(fā)展新的技術(shù)，只有這樣才能為6G通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。