华为6G 2030年投向市场,我国6G建设走到了哪一步?
NI亚太区半导体业务发展经理范敏曾对维科网表示,从1G到6G的发展过程中,基本是每10年一个新的蜂窝标准 ,直到3G时代以后,确保全球标准化的组织3GPP领导开发了后续的全球标准。根据3GPP国际通信组织的时间表来看,3GPP将于2023年开启对于6G的研究,并将在2025年下半年开始对6G技术进行标准化(完成6G标准的时间点在2028年上半年),预计2028年下半年将会有6G设备产品面市。
而中兴通讯给出时间表要相对保守一些,从2021初到2025年中是研究基础技术和提出愿景的阶段,从2025年中到2027初是提出KPI的阶段,从2027年初到2029年底是提出技术提案的阶段,从2030年初开始才制定标准,设备生产预计在2031年前后。
(中兴通讯提出的6G标准化工作时间表)
得益于6G技术在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力方面的优势,6G技术也被人们应用在了各行各业,重点包括娱乐生活、医疗健康、工业生产等领域,在助力各行业数字化转型升级上起到了巨大帮助。
6G技术还面临两大技术难题
虽然6G技术能带来诸多利于人类生活发展的利好,但是目前依然面临着两个技术难题。其中包括尚未成熟的太赫兹通信技术,对集成电子、新材料等技术构成挑战。同时,6G还要解决数据从采集到消耗中的技术难题。
1、太赫兹通信技术
在太赫兹通信技术方面,首先解释下什么是“太赫兹”,太赫兹频段是指100GHz-10THz,是一个频率比5G高出许多的频段。众所周知,从1G发展到5G给人们带来的最大的感受就是“网速变快了”,而这个“网速变快了”得益于人们使用的无线电磁波的频率在不断升高,因为频率越高,允许分配的带宽范围越大,单位时间内所能传递的数据量就越大,所以6G时代,人们会感受到更快的数据连接体验;其次,频段越高带来的第二个好处是可以解决低频段资源有限的问题,就好比汽车在马路上行驶,如果车太多或者路不够用了,就会堵死。而这时可以看到飞机数量比不上汽车之多,但也正是因为数量少、空间无阻碍,能够达到更快的飞行速度。这也就跟频谱资源一样,随着用户数和智能设备数量的增加,有限的频谱带宽就需要服务更多的终端,这会导致每个终端的服务质量严重下降。而解决这一问题的可行的方法便是开发新的通信频段,拓展通信带宽。
目前,我国三大运营商的4G主力频段位于1.8GHz-2.7GHz之间的一部分频段,而国际电信标准组织定义的5G的主流频段是3GHz-6GHz,属于毫米波频段。到了6G,将迈入频率更高的太赫兹频段,这个时候也将进入亚毫米波的频段。与此同时带来的问题就是,6G信号在太赫兹级别的频率已经接近分子转动能级的光谱了,很容易被空气中的被水分子吸收掉,所以在空间中传播的距离不像5G信号那么远,因此6G需要更多的基站“接力”。就好比5G频段要高于4G,但5G基站覆盖范围要比4G的小,所以5G基站数量多过4G基站,等到6G技术普及了,传输速度虽然更快了,却也需要更多的6G基站。
2、空间复用技术
第二个是关于6G的频谱利用率问题,上一段中也提到,6G要用上太赫兹频段,当信号的频率超过10GHz时,其主要的传播方式就不再是衍射。对于非视距传播链路来说,反射和散射才是主要的信号传播方式,虽然这种高频段频率资源丰富,系统容量大,但是也会造成频率越高传播损耗越大,覆盖距离越近,绕射能力越弱等问题。
5G时代是怎么解决上述问题的呢?是通过Massive MIMO和波束赋形这两个关键技术来解决此类问题。Massive MIMO技术是通过增加发射天线和接收天线的数量,即设计一个多天线阵列,来补偿高频路径上的损耗。
在MIMO多副天线的配置下可以提高传输数据数量,而这用到的便是空间复用技术。在发射端,高速率的数据流被分割为多个较低速率的子数据流,不同的子数据流在不同的发射天线上在相同频段上发射出去。由于发射端与接收端的天线阵列之间的空域子信道足够不同,接收机能够区分出这些并行的子数据流,而不需付出额外的频率或者时间资源。这种技术的好处就是,它能够在不占用额外带宽、消耗额外发射功率的情况下增加信道容量,提高频谱利用率。
不过,MIMO的多天线阵列会使大部分发射能量聚集在一个非常窄的区域。也就是说,天线数量越多,波束宽度越窄。这一点的好处在于,不同的波束之间、不同的用户之间的干扰会比较少,因为不同的波束都有各自的聚焦区域,这些区域都非常小,彼此之间不怎么有交集。但是它也带来了另外一个问题:基站发出的窄波束不是360度全方向的,该如何保证波束能覆盖到基站周围任意一个方向上的用户?这时候,便是波束赋形技术大显神通的时候了。简单来说,波束赋形技术就是通过复杂的算法对波束进行管理和控制,使之变得像“聚光灯”一样。这些“聚光灯”可以找到手机都聚集在哪里,然后更为聚焦地对其进行信号覆盖。5G采用的是MIMO技术提高频谱利用率。而6G所处的频段更高,MIMO未来的进一步发展很有可能为6G提供关键的技术支持
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