6G時(shí)代移動(dòng)通信技術(shù)挑戰及突破方向

  ICC訊 12月12日下午消息，2022中國移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì )“信息通信重大前沿科技創(chuàng )新論壇”上，華為無(wú)線(xiàn)CTO兼5G首席科學(xué)家童文博士發(fā)表了《應用基礎設施研究方向與思考兼議未來(lái)十年移動(dòng)通信根技術(shù)創(chuàng )新》的演講，深入剖析了6G時(shí)代移動(dòng)通信技術(shù)所面臨的危機和突破的方向。

  “6G不僅僅是一個(gè)斷代技術(shù)，它的誕生將對我們未來(lái)每個(gè)人的生活和工作產(chǎn)生深刻影響?！彼劦?，“比爾·蓋茨曾說(shuō)過(guò)，人們往往過(guò)高地估計未來(lái)3到5年的技術(shù)發(fā)展，相反，人們往往會(huì )過(guò)低地估計未來(lái)10到20年的技術(shù)發(fā)展。這是因為10到20年的時(shí)間窗足以孕育產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)斷裂式的技術(shù)原創(chuàng )，對于6G我們應該有對原創(chuàng )的斷裂式技術(shù)的追求和勇氣?！?

  首先，首先經(jīng)過(guò)70多年的發(fā)展，香農理論的時(shí)代已經(jīng)結束，通信理論的探索將進(jìn)入“后香農理論”的全新階段。在這個(gè)階段需要重新審視智能通信的度量——不是度量信息而是度量意圖，通信的本體將是推理和決策的目的而非比特。

  童文指出，基于深度學(xué)習理論和實(shí)踐的重大進(jìn)展，突破口是圖靈機對信息的可計算性進(jìn)一步前進(jìn)和發(fā)展為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )對信息的意義和意圖的可學(xué)習性。因此通過(guò)計算，可以把通信提升到效能和效益的層次上，這樣在萬(wàn)物互聯(lián)的世界里重新定義機器與機器的通信，而成為6G通信的新基礎核心基石。

  其次，移動(dòng)通信回歸到通信載體的無(wú)線(xiàn)電波傳播的原理上。承載信息比特只是無(wú)線(xiàn)電波傳播的其中一個(gè)特性，無(wú)線(xiàn)電波在物理世界的傳播有更為復雜的效應，如反射、折射甚至繞射，對于這些傳播特性進(jìn)行信號處理，就可以構建物理世界的數字孿生，這個(gè)過(guò)程是自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的。

  運營(yíng)商可以基于數字孿生的資產(chǎn)，提供各種各樣新的增值服務(wù)，從這個(gè)視角可以對寶貴的頻譜資源使用進(jìn)行重新規劃，也就是低頻段重連接、輕感知，高頻段重感知、弱連接;另一方面，網(wǎng)絡(luò )基礎設施提供廣域的感知，移動(dòng)終端提供局域細節的感知，獲得成像。這個(gè)應用基礎理論的突破將是6G無(wú)線(xiàn)技術(shù)的一個(gè)斷代的標志。

  第三，移動(dòng)通信技術(shù)不僅有十年一代的規律，而且有隔代技術(shù)下沉到終端手機的特性。如3G時(shí)代基站1T2R、在4G時(shí)代手機成了1T2R，又如4G時(shí)代2T4R的基站技術(shù)成了5G時(shí)代終端上的技術(shù)。

  5G的64T64R技術(shù)在6G時(shí)代將成為終端無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)技術(shù)，也就是說(shuō)64T64將成為6G終端的Massive MIMO的標準配置。童文強調，在10GHz到13GHz的厘米波頻段是部署6G廣域覆蓋網(wǎng)的首選和最佳頻段，厘米波的稀疏MIMO技術(shù)的突破是6G無(wú)線(xiàn)技術(shù)的標志。

  第四，移動(dòng)通信技術(shù)不僅有十年一代的規律，而且有兩代一次的業(yè)務(wù)平臺演進(jìn)。1G/2G是語(yǔ)音時(shí)代，3G/4G是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，5G/6G是萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智聯(lián)的時(shí)代。更進(jìn)一步，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )在GSM時(shí)代已成為全球最大的面向消費者的toC業(yè)務(wù)平臺;同時(shí)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )平臺也是將上一代的toB專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)和服務(wù)轉型為和普及成面向消費者的toC業(yè)務(wù)。

  如同2G將大哥大普及成人手一機、4G將上網(wǎng)業(yè)務(wù)普及成移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，6G將把數字世界帶給每一個(gè)人，將把為專(zhuān)業(yè)應用創(chuàng )造的元宇宙帶給每一個(gè)人，將把專(zhuān)業(yè)運用的機器人個(gè)人助力服務(wù)帶給每一個(gè)人。

  第五，半導體兩大定律，即摩爾定律和登納德縮放定律的終結，將帶來(lái)計算技術(shù)的轉型，業(yè)界應思考云化和虛擬化技術(shù)在2030到2050年的未來(lái)。

  過(guò)去40年的以通用處理器技術(shù)取代其他技術(shù)的時(shí)代將會(huì )結束，計算產(chǎn)業(yè)將向特定預計算DSA的方向發(fā)展，這將對6G時(shí)代網(wǎng)算一體化的架構產(chǎn)生深遠影響，特別是DSA架構在市場(chǎng)的成功要求深刻理解行業(yè)和具備專(zhuān)業(yè)知識。

  最后，童文還指出了6G根技術(shù)的兩大瓶頸，即機器學(xué)習的算力需求與摩爾定律失效的矛盾、高效功率放大器與半導體三五族材料短板的矛盾。

  高性能的深度學(xué)習訓練對算力的要求按照每年4次方冪次的多項式的復雜度增長(cháng)，遠遠快于摩爾定律，而高性能的深度學(xué)習是提供高價(jià)值AI服務(wù)的基礎。對于毫米波和太赫茲的覆蓋組網(wǎng)，還有待于射頻技術(shù)、特別是功放技術(shù)的突破，功放效率不僅要達到低頻水平，輸出功率還要遠遠大于低頻功率，因為毫米波太赫茲的傳播損耗更大。

  伴隨5G的高速發(fā)展與日益普及，對于6G的探索與研究也被產(chǎn)業(yè)鏈各方提上了日程，但唯有找準方向才能有的放矢，也才能讓圍繞于此的努力更有價(jià)值。童文此次的發(fā)言無(wú)疑從理論到技術(shù)到應用的各個(gè)方面，為移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展明確了方向和道路，一定程度上為6G時(shí)代的到來(lái)奠定了基礎。