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6G，即第六代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，一個概念性無線網(wǎng)絡(luò)移動通信技術(shù)，也被稱為第六代移動通信技術(shù)。
6G的傳輸能力可能比5G提升100倍，網(wǎng)絡(luò)延遲也可能從毫秒降到微秒級。
6G網(wǎng)絡(luò)將是一個地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信，實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡(luò)信號能夠抵達(dá)任何一個偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，讓深處山區(qū)的病人能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療，讓孩子們能接受遠(yuǎn)程教育。此外，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動支持下，地空全覆蓋網(wǎng)絡(luò)還能幫助人類預(yù)測天氣、快速應(yīng)對自然災(zāi)害等。這就是6G未來。6G通信技術(shù)不再是簡單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破，它更是為了縮小數(shù)字鴻溝，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)這個“終極目標(biāo)”，這便是6G的意義。
6G將使用太赫茲（THz）頻段，且6G網(wǎng)絡(luò)的“致密化”程度也將達(dá)到前所未有的水平，屆時，我們的周圍將充滿小基站。太赫茲頻段是指100GHz-10THz，是一個頻率比5G高出許多的頻段。從通信1G（0.9GHz）到4G（1.8GHZ以上），我們使用的無線電磁波的頻率在不斷升高。因?yàn)轭l率越高，允許分配的帶寬范圍越大，單位時間內(nèi)所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大，也就是我們通常說的“網(wǎng)速變快了”。不過，頻段向高處發(fā)展的另一個主要原因在于，低頻段的資源有限。就像一條公路，即便再寬闊，所容納車量也是有限的。當(dāng)路不夠用時，車輛就會阻塞無法暢行，此時就需要考慮開發(fā)另一條路。頻譜資源也是如此，隨著用戶數(shù)和智能設(shè)備數(shù)量的增加，有限的頻譜帶寬就需要服務(wù)更多的終端，這會導(dǎo)致每個終端的服務(wù)質(zhì)量嚴(yán)重下降。而解決這一問題的可行的方法便是開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬。我國三大運(yùn)營商的4G主力頻段位于1.8GHz-2.7GHz之間的一部分頻段，而國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織定義的5G的主流頻段是3GHz-6GHz，屬于毫米波頻段。到了6G，將邁入頻率更高的太赫茲頻段，這個時候也將進(jìn)入亞毫米波的頻段。中國科學(xué)院國家天文臺研究員茍利軍告訴《互聯(lián)網(wǎng)周刊》說：“太赫茲在天文中被稱為亞毫米，這類天文臺的站點(diǎn)一般很高而且很干燥 ，比如南極，還有智利的acatama沙漠?！蹦敲?，為什么說到了6G時代網(wǎng)絡(luò)“致密化”，我們的周圍會充滿小基站？這就涉及到了基站的覆蓋范圍問題，也就是基站信號的傳輸距離問題。一般而言，影響基站覆蓋范圍的因素比較多，比如信號的頻率、基站的發(fā)射功率、基站的高度、移動端的高度等。就信號的頻率而言，頻率越高則波長越短，所以信號的繞射能力（也稱衍射，在電磁波傳播過程中遇到障礙物，這個障礙物的尺寸與電磁波的波長接近時，電磁波可以從該物體的邊緣繞射過去。繞射可以幫助進(jìn)行陰繞射可以幫助進(jìn)行陰影區(qū)域的覆蓋）就越差，損耗也就越大。并且這種損耗會隨著傳輸距離的增加而增加，基站所能覆蓋到的范圍會隨之降低。6G信號的頻率已經(jīng)在太赫茲級別，而這個頻率已經(jīng)接近分子轉(zhuǎn)動能級的光譜了，很容易被空氣中的被水分子吸收掉，所以在空間中傳播的距離不像5G信號那么遠(yuǎn)，因此6G需要更多的基站“接力”。5G使用的頻段要高于4G，在不考慮其他因素的情況下，5G基站的覆蓋范圍自然要比4G的小。到了頻段更高的6G，基站的覆蓋范圍會更小。因此，5G的基站密度要比4G高很多，而在6G時代，基站密集度將無以復(fù)加。
空間復(fù)用技術(shù)
6G將使用“空間復(fù)用技術(shù)”，6G基站將可同時接入數(shù)百個甚至數(shù)千個無線連接，其容量將可達(dá)到5G基站的1000倍。前面說到6G將要使用的是太赫茲頻段，雖然這種高頻段頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大。但是使用高頻率載波的移動通信系統(tǒng)要面臨改善覆蓋和減少干擾的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
當(dāng)信號的頻率超過10GHz時，其主要的傳播方式就不再是衍射。對于非視距傳播鏈路來說，反射和散射才是主要的信號傳播方式。同時，頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。這些因素都會大大增加信號覆蓋的難度。不止是6G，處于毫米波段的5G也是如此。而5G則是通過Massive MIMO和波束賦形這兩個關(guān)鍵技術(shù)來解決此類問題的。我們的手機(jī)信號連接的是運(yùn)營商基站，更準(zhǔn)確一點(diǎn)，是基站上的天線。Massive MIMO技術(shù)說起來挺簡單，它其實(shí)就是通過增加發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量，即設(shè)計(jì)一個多天線陣列，來補(bǔ)償高頻路徑上的損耗。在MIMO多副天線的配置下可以提高傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量，而這用到的便是空間復(fù)用技術(shù)。在發(fā)射端，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個較低速率的子數(shù)據(jù)流，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。由于發(fā)射端與接收端的天線陣列之間的空域子信道足夠不同，接收機(jī)能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時間資源。這種技術(shù)的好處就是，它能夠在不占用額外帶寬、消耗額外發(fā)射功率的情況下增加信道容量，提高頻譜利用率。不過，MIMO的多天線陣列會使大部分發(fā)射能量聚集在一個非常窄的區(qū)域。也就是說，天線數(shù)量越多，波束寬度越窄。這一點(diǎn)的好處在于，不同的波束之間、不同的用戶之間的干擾會比較少，因?yàn)椴煌牟ㄊ加懈髯缘木劢箙^(qū)域，這些區(qū)域都非常小，彼此之間不怎么有交集。但是它也帶來了另外一個問題：基站發(fā)出的窄波束不是360度全方向的，該如何保證波束能覆蓋到基站周圍任意一個方向上的用戶？這時候，便是波束賦形技術(shù)大顯神通的時候了。簡單來說，波束賦形技術(shù)就是通過復(fù)雜的算法對波束進(jìn)行管理和控制，使之變得像“聚光燈”一樣。這些“聚光燈”可以找到手機(jī)都聚集在哪里，然后更為聚焦地對其進(jìn)行信號覆蓋。5G采用的是MIMO技術(shù)提高頻譜利用率。而6G所處的頻段更高，MIMO未來的進(jìn)一步發(fā)展很有可能為6G提供關(guān)鍵的技術(shù)支持。
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