6G无线通信技术及应用分析.pdf
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1、第2 2 期(总第553 期)摘要:随着通信业务的快速发展,具备高速率、大容量、低延时优势,服务质量与安全性高的无线通信技术需求越来越广。在现有技术依托下,已研发出6 G技术。6 G技术涵盖太赫通信、人工智能、无蜂窝通信、量子通信,能够为该技术的进一步研发提供技术支持。本文研究中,重点分析6 G技术与应用问题,仅供参考。关键词:6 G;无线通信;技术应用与4G相比,5G网络可以提供毫米波、高服务质量、大带宽,然而自动系统基于数据中心,增长速度超过5G的能力,尤其是5G的网络通信,不注重通信、计算、传感的融合。物联网的未来应用,要将特定设备融合在一起,数据速率要达到10 G/s。5G 技术达到极
2、限之后,就会诞生6 G技术,以满足新的网络需求。一、6 G通信技术的服务能力相比4G、5G 技术,6 G技术具备较高的网络支持能力。在技术体系中,涉及人工智能、太赫兹波段、光无线通信、无线功率传输。6 G通信融合新技术,能够实现多系统功能。二、6 G通信的关键技术及应用分析移动网络的发展可知,6 G技术是基于5G技术发展的,因此具备5G技术的优势,对部分新技术进行改进。(一)人工智能5G通信系统只能支持部分人工智能,而6 G可实现完全人工智能,将认知无线转变为智能无线。机器学习能力提升,6 G通过智能网络的应用,可实现实时通信。将智能技术应用到通信内,能够对实时数据传输进行完善。机器学习,能够
3、推广到频谱映射、挖掘、信号处理中,结合机器学习、光子技术,可促进人工智能进化,建立认知无线电系统。物理层的编解码器,多依赖于人工智能技术,学习和掌握信道状态,实现调制自动化分配。在数据链路层、传输层,按照深度学习机制,能够优化分配资源,预测和控制智能流量,以满足6 G需求。人工智能技术,可以帮助6 G实现多项通信服务目标。(二)无线光通信前端、回传网络当地理位置比较偏僻时,则会加剧连接复杂度,不能将光纤连接作为回传网络。因此,小型蜂窝网络运行中,为其部署光纤链路的经济性较低。自由空间光新潮电子6G无线通信技术及应用分析刘映波(广东省通信工程质量监督中心,广东广州510 0 0 0)的前端、回传
4、网络,已经在5G通信系统中得到应用,系统的发射、接收特性,基本和光纤网络相同。在6 G网络体系中,自由空间光可以提供前端、回传连接功能。通过无线光通信,能够实现远程通信。自由空间光可以支持偏远、非偏远地区的回传连接。无线光通信的前端、回传,成为6 G网络的重要问题。其一,对前路、回传的连接容量要求高;其二,相比5G,6 G 的远程连接任务量大。自由空间光通信,可实现以上要求,帮助6 G系统提升服务水平。(三)光无线技术除了射频通信,6 G可应用光无线技术,用于设备接入网络中,连接到前端网络、回传网络中。可见光通信、光保真技术,均属于光无线技术的核心,在室内机器人定位、车联网、水下光无线中的应用
5、较多。无线光学通信,能提升数据速率,安全性、低时延优势显著。激光雷达处于光学波段,能为6 G提供高分辨率技术。光无线技术可加强各项服务,为6 G通信系统提供支持。多路复用技术、发光二极管,成为光无线技术的驱动因素。白光在不同波长状态下,利用波分多路复用,可以加速吞吐量性能,可以扩大高速率接入点的规模,提升6 G通信的数据速率。(四)量子通信在6 G网络系统中,将会部署量子通信技术、量子计算,科学防御网络攻击。新型量子机器学习、计算范式,成为6 G的核心因素。工程升级、量子计算,都要处理好复杂任务。量子通信,通过量子的不确定性原理、不可克隆原理,切实保障安全性。信息通过量子、光子、粒子编码,立足
6、于全量子原理,很难被克隆和访问。量子比特具备叠加的特点,所以吞吐量比较高。(五)大规模MIMO、智能反射表面在6 G系统中,借助大规模MIMO技术实现多元化服务。相比5G,6 G 不再过度依赖MIMO技术,而是向智能反射表面转变,从而为无线通信、异构设备提供34通信技术通信技术大型表面。智能反射表面属于新技术,能够实现绿色化、节能化的通信目标,所以也被称为超表面技术,包含大量反射二极管,能够反射电磁信号、可调相移。重构智能表面材料,通过调制可集成指数,可提升6 G网络的频谱。通过可调的发射信号、反射移相信号,能够促使系统能量效率的提升。在6 G网络体系中,该项技术可以提升数据速率,实现最小化的
7、传输功率。(六)3 D网络6G系统,可以将地面、机载网络进行高度集成,从而为垂直用户提供通信支持。利用无人机、低轨道卫星,可提供3 D基站,增加高度、自由度的维度。6 G异构网络,可以实现3 D覆盖,结合卫星系统、无人机网络、地面网络,实现全球化覆盖。(七)动态网络切片对于动态网络切片,允许网络运营商通过专用虚拟网络向行业、机器、车辆提供优化交付服务。在6 G系统内,多数用户连接异构网络,成为基础管理要素。软件定义网络、网络功能虚拟化,均可以实现动态网络切片。在网络管理中,其也会影响云计算的规范,当网络存在集中控制器,并且对流量实行动态化引导与管理时,则能够对网络资源的分配进行优化。(八)无蜂
8、窝通信不同通信技术、多频率的集成,成为6 G网络的重点。用户无缝转网,无须手动配置网络。在6 G体系内,传统蜂窝通信转向无蜂窝、正交通信转向无正交。从现有通信技术中,自动筛选出最佳网络,消除蜂窝网络的限制。6 G的无蜂窝通信,可以有效处理数据丢失、切换延迟或失败等问题,提供优质服务。利用多层混合和多连通技术,实现无蜂窝通信。(九)无线信息、能量传输的集成在通信技术中,无线信息、能量传输的集成成为6G的创新表现,其波段与领域基本等同于无线通信系统。在通信过程中,智能手机、传感器利用无线电力充电,所以即使设备无电池,也可实现6 G连接。(十)感知通信集成自主无线网络中,持续感知环境变化属于关键因素
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