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谈到6G，目前已经有两个重要的确定性：一个是基本时间表，全球业界已经达成在2030年启动6G商用的初步共识；另一个是总体框架，今年6月ITU-R给出了6G的需求愿景和技术指标体系。我们可以把商用之前的6G技术研究划分为三个阶段：
阶段一 / 2020-2025年
概念形成、技术突破；在这个阶段形成6G网络的需求愿景、总体框架、技术指标，同时也完成6G候选技术的基本储备。
阶段二 / 2026-2029年
设计论证、标准制定；在这个阶段进行6G网络的系统设计和技术方案的研究论证，完成第一个版本的6G系统国际标准。
阶段三 / 2027-2030年
产品研发、测试验证；在这个阶段开展6G网络的产品研发、测试验证和规模试验，形成6G网络商业部署的产业能力。
有关6G关键技术的研究贯穿这三个阶段，只是各阶段的侧重点有所不同。在接下来的2024和2025年，是阶段1与阶段3的过渡和交叠的重要时期。在这个时期，我给出的关键词是“选择”。一方面是选择技术方向，从发散突破到收敛实用的选择，就是从基于理想技术突破的可能性开展的自由发散探索，到面向实际系统需求的可行性进行的严谨收敛论证；另一方面是选择研究内容，从一般原理到具体方案的选择，就是从基于一般性技术原理开展的理论分析和泛化研究，到面向针对性具体实现进行的方案设计和深度开发。
面对即将进入的6G技术选择期（或者称为6G技术的淘汰期），我准备启动这个“三咏三问”系列的专题。每一期文章，将针对某一项6G潜在技术的选择展开讨论。三咏是正面咏赞，给出支持这项技术入选6G的三个理由；三问是负面提问，提出质疑这项技术入选6G的三个问题。
之所以是“三咏三问”，首先，6G技术的选择需要正反两个方面的声音，我们应该以一个第三方局外者的平常心，以产业生态健康发展的全局视野，以跨越周期和偏见功利的超脱态度，以理性思维来考察6G的候选技术；其次，6G技术的选择需要回归最直接简单的本质，从我们的基础知识和基本常识出发，拨开各种复杂纷繁和深奥曲折的论证迷雾，从简单常识来考察6G的候选技术。
所以，“三咏三问”就是对各项6G候选技术一律给出正反各三条要点评论，希望对6G候选技术有一个直接不回避、简单看得懂的评价。期待通过“三咏三问”系列，在6G候选技术的选择和研究方面，可以引导自己系统地梳理思路，也能提供同行偶尔地参考借鉴。同时，也再次声明，这个系列的文章是一个基于基本常识和平常心的阶段性个人研究思考记录，不代表任何其它方面的意见。
下面我们进入到“三咏三问”系列第一期的内容，超大规模天线技术。
说到超大规模天线技术，6G技术研究的专家门不免会露出一丝尴尬的苦笑。一方面，超大规模天线技术似乎是6G系统最有应用前景的关键技术，是6G技术无法回避的第一候选。但另一方面，从4G的多天线（MIMO），到5G的大规模天线（massive MIMO），再到6G的超大规模天线（ultra-massive MIMO），跨代升级的路径似乎有点单调乏味、缺乏创意。
从技术角度来讲，多天线技术是一项利用无线信道空间维度的技术。从单天线系统开始，到多天线接收分集和多天线发送分集，再到3G TDD系统采用的智能天线接收和发送。在4G系统中，全面采用了多天线MIMO技术，可以成倍地提升系统的吞吐量。在5G中，采用了大规模天线（massive MIMO）技术，天线阵列规模在4G基础上有大规模增加。在5G的商用网络中，基站侧massiveMIMO的天线单元数，典型的宏基站可以达到192天线单元（通道数达到32，或64），还有某些宏基站达到256或384单元。
所谓超大规模多天线（Ultra-massive MIMO），是天线单元数（和通道数）进一步增加，比如，达到1024天线单元或更多。简单来说，超大规模多天线技术是在大规模天线技术的基础上，进一步深度利用无线信道空间维度潜力的技术。
超大规模天线技术6G选择之三咏：
1
利用空间维度提升通信的容量和效率，是移动通信辉煌发展的四十多年中的后半期最后可以依赖的主要技术性手段。除了压缩蜂窝小区半径之外，增加多天线阵列的数量几乎是唯一明显有效的方法。
2
无线通信系统采用的频率逐步向高频端扩展，厘米波、毫米波、太赫兹。频率升高对应的天线阵列的单元和间距的尺寸缩小，允许我们在相同阵列面积的情况下采用更大规模的天线单元数量。
3
天线阵列规模的增加，给移动通信系统带来更灵活有效的可调节和适应性。移动通信系统面临大量基本的不均匀、不平稳和不确定性，也面临不同资源、指标之间的调整和协同。因此，系统足够的资源调节维度和弹性可以更好地应对各种极致需求和变化调整。
超大规模天线技术6G选择之三问
1
随着天线阵列规模增加和频段的升高，收发信号趋于单径和窄波束。单用户MIMO阶数减少趋于2（正交极化），多用户MIMO阶数增加趋于终端数（但变化敏感），MIMO技术更趋向一个多波束系统。再加上数字通道数的限制因素、广播和控制波束的设计、信道状态和探测导频的设计等等考虑，移动通信系统中可以商业应用的超大规模天线的数量（尤其是数字通道数量）会存在一个实际的上限。
2
天线阵列规模的增加，带来无线系统成本、功耗的增加和稳定性的下降，在5G网络中已经凸显。降低硬件设备实现和网络建设运维的成本，大幅降低宏基站的静态和动态功耗，在5G和6G系统中都是重要和困难的、需要长期持续关注和研究解决的问题。超大规模天线系统的算法和软件实现的复杂度与系统性能的平衡，也是重要的仍未解决的问题。
3
超大规模天线技术的研究应用，在网络架构和形态方面也有一些探索，包括分布式部署、高低频协同、基于RIS辅助等等解决方案，甚至还有基于信道状态估计/场景感知与AI大模型应用结合的新模式新架构的探索。但是，这些新方法在解决现有问题的同时，也引入了需要解决的更多的新的技术问题。
总的来说，超大规模天线技术是最有确定性希望的6G候选技术，也是带来众多技术挑战的6G候选技术。
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