6G的重要技术发展值得关注

随着研究的开始,在设计6G无线电时需要考虑几个要求,以进一步提高链路范围和数据速率。

通过玉涵常 2023年1月8日
IDTechEx -“2023-2043年6G市场:技术、趋势、预测、参与者”

6G网络洞察

  • 6G的研究正在进行中,预计将深入到传感、成像、无线认知和精确定位领域。
  • 与前几代通信相比,6G的一个重大变化是它将包括非地面网络,这使得传统的2D网络架构能够在3D空间中运行。

虽然5G仍处于起步阶段并正在站稳脚跟,但6G的研究已经开始。这就引出了一个问题:6G到底是什么,哪些新兴领域值得关注?

它从最基本的层面开始——频带。在5G中,sub-6 GHz (3.5 -6 GHz)和毫米波(mmWave, 24 - 100 GHz)频段是覆盖频谱中的两个新频段。在6G中,考虑的频率范围包括7 ~ 20ghz频段、w频段(75 ~ 110ghz以上)、d频段(110 ~ 175ghz)、275 ~ 300ghz频段和太赫兹频段(0.3 ~ 10thz)。考虑7到20 GHz之间的频段是因为需要覆盖范围,以支持众多6G用例的移动和“在线”应用程序。

W和D频段对于6G接入和Xhaul(例如前传、回程)网络都很有意义。将考虑一种同时满足两种服务目标的解决方案。截至2022年9月,全球频谱分配不超过275 GHz。尽管如此,275-450 GHz频段已被确定用于陆地移动和固定业务应用,以及275- 1000 GHz范围内的射电天文和地球探测卫星业务和空间研究业务。

IDTechEx报告《2023-2043年6G市场:技术、趋势、预测、参与者》的主要覆盖领域。礼貌:IDTechEx

IDTechEx报告《2023-2043年6G市场:技术、趋势、预测、参与者》的主要覆盖领域。礼貌:IDTechEx

6G能做什么?它的挑战是什么?

通过利用太赫兹频段的大带宽,6G有望实现1tbps的数据速率。然而,这一速率是非常具有挑战性的,因为需要一个大的连续带宽,但在现实中,可用的带宽是有限的,并分配到不同的频段。另一个方面是光谱效率与检测所需的信噪比(SNR)直接权衡。所需的信噪比越高,各自的距离就越短,这是由于高频发射功率的限制以及增加的噪声。例如,三星电子最先进的d波段相控阵发射机原型机目前显示的最远传输距离为120米,但仅达到2.3 Gbps。其他组显示出更高的数据速率,但空中旅行距离仅在厘米级。

为了进一步提高链路范围并提高数据速率,在设计6G无线电时需要考虑几个要求。例如,选择合适的半导体来提高链路范围是至关重要的,选择具有小介电常数和tan损失的低损耗材料来防止大量的传输损失。为了进一步降低传输损耗,需要一种将射频组件与天线紧密集成的新封装策略。然而,人们必须记住,随着设备变得越来越紧凑,电源和热管理变得更加关键。

除了设备设计,为了解决NLOS和功耗挑战,网络部署策略也是一个重要的研究领域。例如,正在研究建立异构智能电磁(EM)环境,利用广泛的技术,如可重构智能表面(RIS)或中继器。

6G频谱部署策略概述请注意,尽管根据定义,太赫兹频段从300千兆赫到10太赫兹,但电信专业人士发现,将超过100千兆赫的应用归为太赫兹通信更简单。IDTechEx -“2023-2043年6G市场:技术、趋势、预测、参与者”

6G频谱部署策略概述请注意,尽管根据定义,太赫兹频段从300千兆赫到10太赫兹,但电信专业人士发现,将超过100千兆赫的应用归为太赫兹通信更简单。IDTechEx -“2023-2043年6G市场:技术、趋势、预测、参与者”

6G的潜在应用

与前几代通信相比,6G的一个重大变化是它现在将包括非地面网络,这是6G的一个关键发展项目,使传统的2D网络架构能够在3D空间中运行。低空平台(LAPs)、高空平台(HAPs)、无人机(uav)和卫星是非地面网络(NTNs)的例子。2020年11月,中国发射了世界上第一颗6G卫星。今年,华为使用近地轨道(LEO)卫星测试了NTN 6G网络。在这一领域的越来越多的活动表明,NTN网络必将是一个重要的发展趋势。

除了通信,6G还有望进入传感、成像、无线认知和精确定位领域。苹果在iDevice中为其用于气体传感和成像的太赫兹传感器技术申请了专利。华为还测试了几个集成传感和通信(ISAC)原型机。更多的研究和试验正在进行中,以充分发挥6G太赫兹频段的潜力。

-由Chris Vavra编辑,网页内容经理,控制工程, CFE媒体与技术,cvavra@cfemedia.com


作者简介:Yu-Han Chang博士,IDTechEx的高级技术分析师