多頻段協(xié)同通信專題導(dǎo)讀

通信的本質(zhì)是把各種資源（頻譜、時間、空間等）轉(zhuǎn)換為能力（容量、延遲、連接數(shù)、可靠性等），因此，為了提升通信能力，我們不僅要利用更多的資源，還要實現(xiàn)這些資源的高效利用。本期專題為“多頻段協(xié)同通信”，旨在探討頻譜資源的挖掘與利用技術(shù)。當(dāng)前單一的頻譜資源已經(jīng)無法滿足5G時代的速率需求，因此我們一方面需要尋找新的頻譜資源，另一方面應(yīng)充分挖掘可用頻譜的潛力，實現(xiàn)多個頻譜的協(xié)同通信。國際移動通信（IMT）2020和IMT 2030推進組均將多頻段接入和協(xié)同通信技術(shù)列為5G、6G的重要核心技術(shù)。

按照頻率或波長劃分，多頻譜不僅包含5G中已使用的Sub-6 GHz低頻段和毫米波（mmW）頻段，還包括6G中正在研究的太赫茲（THz）頻段，甚至紅外、可見光波段；根據(jù)授權(quán)狀態(tài)，多頻譜可分為授權(quán)頻譜與非授權(quán)頻譜；按照雙工類型劃分，多頻譜可分為對稱與非對稱以及頻分雙工、時分雙工、靈活雙工、部分全雙工、全雙工等；根據(jù)帶寬性質(zhì)的不同，多頻譜分為連續(xù)頻譜和離散頻譜。

本期專題探討了多頻段協(xié)同通信的特性、應(yīng)用場景、關(guān)鍵技術(shù)等，其中重點討論了以往研究中比較缺失的技術(shù)方向，例如新頻譜技術(shù)（THz、紅外、可見光）、非授權(quán)頻譜利用及其與授權(quán)頻譜的協(xié)同方式、新的雙工方式、離散頻譜利用技術(shù)，以及其他多頻段的協(xié)同通信——包括但不限于載波聚合（CA）/雙連接（DC）/動態(tài)頻譜共享（DSS）動態(tài)頻譜共享等。

在頻譜資源有限的情況下，多種頻段之間的高效協(xié)同就顯得尤為重要?！?G高低頻組網(wǎng)協(xié)同機制與策略》提出了一種綜合考慮業(yè)務(wù)需求、用戶體驗、終端能力、空口能力、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的協(xié)同機制。該機制利用智能化手段預(yù)測多層目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗預(yù)期，實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)匹配。

非授權(quán)頻譜可以免費使用，但IMT長期以來缺失對非授權(quán)頻譜利用，而電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）WiFi則重點關(guān)注非授權(quán)頻譜?！?G與WiFi6的協(xié)同組網(wǎng)方案設(shè)計及應(yīng)用》從多視角分析了兩者協(xié)同組網(wǎng)的必要性和可行性，提出了優(yōu)化后的5G與WiFi6協(xié)同組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計了關(guān)鍵網(wǎng)元的軟件架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)增強功能機制，并通過專網(wǎng)試點完成了組網(wǎng)方案的應(yīng)用驗證，旨在為產(chǎn)業(yè)界的5G與WiFi6協(xié)同組網(wǎng)方案規(guī)劃和部署建設(shè)提供技術(shù)參考。

隨著低端頻譜資源的逐漸耗盡，未來移動通信必然走向更高的頻段，因此毫米波與太赫茲都將得到應(yīng)用。《多頻段協(xié)同通信的新機遇——太赫茲通信感知一體化》提出面向THz通感一體化的多頻段協(xié)同技術(shù)，可以通過感知協(xié)同和通信協(xié)同來提升THz通信性能。此外，文章還通過兩個典型實例給出了面向THz通感一體化的多頻段協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)和挑戰(zhàn)。

比太赫茲更高的頻段是紅外和可見光，它們也被認(rèn)為是6G通信中的重要一環(huán)，具有高信道容量、低電磁輻射、高保密性等優(yōu)勢。然而，高速發(fā)光二極管（LED）可見光通信系統(tǒng)受限于調(diào)制帶寬與高功率下的非線性。對此，《可見光通信星座整形與人工智能解調(diào)技術(shù)》提出了一種基于貪婪算法的幾何整形編碼方式，并使用一個3層隱藏層的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）作為接收端的解碼器，使系統(tǒng)的傳輸速率得到提升，且能夠承受更大的信號峰峰電壓和偏置電流。該技術(shù)是未來可見光通信中一項很有潛力和前景的技術(shù)。

《面向6G的多頻段智能融合組網(wǎng)》從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次探討新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適配多頻段融合的方法，并提出了一種新的面向6G的多頻段智能融合模型——Meta-cell元小區(qū)+Stackfree非棧式用戶面，以支持高中低任意頻段資源的智能編排組合，從而按需滿足組網(wǎng)目標(biāo)。Meta-cell元小區(qū)和Stackfree非棧式用戶面通過在組件化、解耦、池化和虛擬化的基礎(chǔ)上疊加智能化可編排可配置，克服了現(xiàn)有多頻段組網(wǎng)技術(shù)不夠靈活高效的問題，有助于賦能6G豐富多樣的業(yè)務(wù)和組網(wǎng)場景。

未來6G業(yè)務(wù)對覆蓋能力提出了全面的需求。《面向6G全場景的多頻段協(xié)同覆蓋擴展技術(shù)》探究了多頻段協(xié)同使能的全場景覆蓋擴展技術(shù)，包括多頻段協(xié)同組網(wǎng)、多頻段協(xié)同感知與多頻段智能共享。

《雙智協(xié)同網(wǎng)絡(luò)：理念與技術(shù)》提出了一種多頻多制式移動網(wǎng)絡(luò)中基于雙層智能化互操作的新型協(xié)同方案，以滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不同階段及不同場景下的多目標(biāo)優(yōu)化要求。網(wǎng)絡(luò)不同階段用戶級智能與網(wǎng)絡(luò)級智能相結(jié)合形成的雙智矩陣，可實現(xiàn)商用網(wǎng)絡(luò)下差異化業(yè)務(wù)體驗的精準(zhǔn)滿足，最大化網(wǎng)絡(luò)總體收益。

本期專題較為全面地反映了頻譜高效組合利用技術(shù)創(chuàng)新的最新成果。在此，對各位作者的大力支持和精心撰稿表示衷心感謝！希望本專題在多頻段協(xié)同通信的標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)實現(xiàn)方面起到重要參考和積極推動作用。

2022年7月15日