以用户为中心:中信科移动谈6G超大规模天线

6G将带来“全域覆盖、场景智联”,面对新的趋势和挑战,向6G的演进需要重新思考无线网络范式的转变,为用户提供稳定一致的极致业务体验。


推动6G核心技术持续突破,中信科移动在超大规模多天线技术、以用户为中心的接入网架构等6G预研方向保持业界领先水平,为6G无线网络范式的转变持续做出重要贡献。


作为一种6G候选空口关键技术,超大规模天线技术将有望带来哪些效益?有哪些关键挑战?6G时代天线的技术和形态将会如何?中信科移动高级专家段滔做了深入的分析。


以用户为中心:无线网络范式的转变

无线接入网“以小区为中心”向“以用户为中心”的转变,可以消除蜂窝边界的限制,将实现可靠均匀覆盖和处处“满信号”的超稳定用户体验,赋能各种新场景和新业务。


6G系统提升容量,除了频谱资源扩展,谱效提升上最有效的技术还是提升MIMO流数。超大规模天线由于天线阵列规模的进一步增加,波束更窄,可以支持更多MIMO流数,并降低业务发射功率、提高系统容量,提升系统能效。同时,在未来的网络与系统构架之中,可能会由更多的传输节点构成虚拟化的多天线传输系统,以分布式大规模协作传输的方式支持更高的空间维度。


中信科移动此前在业界率先提出了分布式MIMO的基本技术路线,开启了无线接入网架构向“以用户为中心”的转变。通过大规模天线系统的分布式部署,不但可以更大幅度地扩展等效天线阵列的规模,而且也会增加信号的角度扩展,降低等效MIMO信道的相关性,从而获得更高的空间自由度以及信道容量。


此外,利用先进的信号协作处理方案,准确地在用户处形成高质量的网络覆盖,从而显著地提升谱效。同时,随着分布式节点数量的增加,信号传播距离缩短,系统能够以较低的发射功率维持信息传输质量,从而可以获得较高的能量效率。


6G时代天线,将成为驱动行业技术创新的主要力量

从GSM系统开始,天线技术一直不断演进,基本上是移动通信代际更替的主要关键技术之一。可以说,由于通信场景的多样性,移动通信的天线技术和产品不断丰富,新的技术例如RIS天线、透镜天线以及其他一些新型的天线技术和形态,会在移动通信某些场景得以应用。


面向6G系统,在智能超表面等新兴技术的支撑之下,一些新型天线形态的出现,将会对多天线系统空间维度的进一步有效扩展带来有力的推动;同时,将有可能避免传统天线阵列技术在维度扩展方面所面临的复杂度、成本和功耗挑战,从而将带动基于新型天线结构的多天线传输与接收机制的研究与实践,天线的技术和形态可能会偏向于基于实现新频谱、结构、材料,实现智能化、低成本、低碳化的技术和产品转型,为整体系统效能的进一步提升带来新的发展机遇。


中信科移动发布的《超维度天线白皮书》,从空间维度扩展、智能维度挖掘、能耗维度拓展等方面深入探讨了6G超大规模天线技术。研制了Sub-7GHz频段超大规模MIMO系统,入驻中国移动6G协同创新基地,率先完成Sub-7GHz频段、400MHz系统带宽、128射频通道的超大规模天线阵列验证。中信科移动还研制了基于智能超表面的新型天线阵列第一代和第二代样机,验证了6G智能超表面技术在多天线系统空间维度扩展、动态波束赋形以及传输能力提升等方面的性能潜力,为解决5G-A乃至6G超大规模天线技术性能提升、功耗降低等技术挑战以及天线阵列体积、重量、复杂度、成本等工程化难题提出了新的技术路线和新的发展方向。


此外,中信科移动早在2019年就开展6G技术研究,在6G愿景、需求、能力与关键技术的研究取得积极进展。中信科移动积极参与IMT-2030(6G)推进组组织的6G网络关键技术验证,为后续6G网络标准化工作做好核心技术储备工作。未来,中信科移动将持续与业界共同进一步深入开展6G关键技术研究和验证,持续为6G研究与标准化做出贡献。



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