全球6G研究进展综述

本文由中国信息通信研究院魏克军博士撰写，发表于《移动通信》2020年第3期，系统梳理了全球6G研究的最新进展。

一、全球6G研究总体进展

1. 国际标准化组织进展
- ITU：2019-2023年研究周期主要面向5G/B5G技术，2020-2023年将开展6G愿景及技术趋势研究，预计2023年RA-23会议设立下一代IMT技术研究决议
- 3GPP：2018年6月完成5G R15标准，2020年3月完成R16标准，预计2023年开启6G研究，2025年启动实质性6G国际标准化
- IEEE：2016年发起IEEE 5G Initiative，2018年更名为IEEE Future Networks，2019年3月在荷兰召开全球第一届6G无线峰会

2. 主要国家/地区进展
- 欧盟：2017年发起6G技术研发项目征询，峰值速率目标大于100Gbit/s，单信道带宽1GHz，使用高于275GHz的太赫兹频段
- 美国：FCC 2019年3月开放太赫兹频段（95GHz-3THz）用于6G技术试验，提出太赫兹频段、大规模空间复用、区块链动态频谱共享三大关键技术
- 日本：将太赫兹技术列为国家支柱技术十大重点战略目标之首，NTT集团开发出OAM技术和太赫兹通信技术，峰值速率达100Gbit/s
- 韩国：SK电讯提出太赫兹通信、去蜂窝架构、非地面无线网络三大使能技术，与爱立信、诺基亚合作开发6G技术

二、6G愿景展望

6G将在5G基础上进一步扩展和深化物联网应用，与人工智能、大数据等技术相结合，实现万物智联。6G特点：
- 更强性能：峰值速率100Gbit/s~1Tbit/s，空口时延低至0.1ms，连接数密度1000万连接/平方公里，定位精度厘米级
- 更加智能：满足个人和行业用户精细化、个性化服务需求
- 更加绿色：有效降低成本和能耗，实现可持续发展
- 更广覆盖：卫星与地面通信系统深度融合

三、6G潜在关键技术

1. 太赫兹通信技术
频率0.1THz~10THz，具有极丰富的频谱资源，可满足100Gbit/s到Tbit/s级传输速率。挑战：器件成熟度不高、功率放大器输出功率不足、相控阵天线尚未突破

2. 可见光通信技术
利用可见光波段进行数据通信，优势：大量可用频谱、无电磁辐射、安全性高。挑战：收发器件调制带宽、检测器带宽和灵敏度、终端侧光束操控

3. 轨道角动量（OAM）技术
利用不同本征值涡旋电磁波的正交特性实现高速传输。日本NTT实现11路涡旋电磁波叠加传输，峰值速率100Gbit/s。挑战：小型化技术、涡旋电磁波产生与检测

4. 全双工技术
利用自干扰消除技术实现灵活频谱利用，业界自干扰抵制能力已超过115dB。挑战：大功率动态自干扰抵制、多天线射频域自干扰抵制、全双工组网技术

5. 空天地一体化通信
融合卫星通信、短距离通信等非蜂窝网络，构建全面覆盖、立体分层、全时空统一服务的新型网络。挑战：网络架构、接口标准、互联互通、频谱资源分配管理

本文为理解全球6G研究进展提供了重要参考，对6G愿景和关键技术进行了前瞻性分析。