6G時代移動通信技術(shù)挑戰(zhàn)及突破方向

  ICC訊 12月12日下午消息，2022中國移動全球合作伙伴大會“信息通信重大前沿科技創(chuàng)新論壇”上，華為無線CTO兼5G首席科學(xué)家童文博士發(fā)表了《應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施研究方向與思考兼議未來十年移動通信根技術(shù)創(chuàng)新》的演講，深入剖析了6G時代移動通信技術(shù)所面臨的危機和突破的方向。

  “6G不僅僅是一個斷代技術(shù)，它的誕生將對我們未來每個人的生活和工作產(chǎn)生深刻影響。”他談到，“比爾·蓋茨曾說過，人們往往過高地估計未來3到5年的技術(shù)發(fā)展，相反，人們往往會過低地估計未來10到20年的技術(shù)發(fā)展。這是因為10到20年的時間窗足以孕育產(chǎn)業(yè)和市場斷裂式的技術(shù)原創(chuàng)，對于6G我們應(yīng)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70多年的發(fā)展，香農(nóng)理論的時代已經(jīng)結(jié)束，通信理論的探索將進(jìn)入“后香農(nóng)理論”的全新階段。在這個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(xí)理論和實踐的重大進(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(xí)性。因此通過計算，可以把通信提升到效能和效益的層次上，這樣在萬物互聯(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(chǔ)核心基石。

  其次，移動通信回歸到通信載體的無線電波傳播的原理上。承載信息比特只是無線電波傳播的其中一個特性，無線電波在物理世界的傳播有更為復(fù)雜的效應(yīng)，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(gòu)建物理世界的數(shù)字孿生，這個過程是自動的、實時的。

  運營商可以基于數(shù)字孿生的資產(chǎn)，提供各種各樣新的增值服務(wù)，從這個視角可以對寶貴的頻譜資源使用進(jìn)行重新規(guī)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(chǔ)設(shè)施提供廣域的感知，移動終端提供局域細(xì)節(jié)的感知，獲得成像。這個應(yīng)用基礎(chǔ)理論的突破將是6G無線技術(shù)的一個斷代的標(biāo)志。

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

  5G的64T64R技術(shù)在6G時代將成為終端無線天線技術(shù)，也就是說64T64將成為6G終端的Massive MIMO的標(biāo)準(zhǔn)配置。童文強調(diào)，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無線技術(shù)的標(biāo)志。

  第四，移動通信技術(shù)不僅有十年一代的規(guī)律，而且有兩代一次的業(yè)務(wù)平臺演進(jìn)。1G/2G是語音時代，3G/4G是移動互聯(lián)網(wǎng)時代，5G/6G是萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)的時代。更進(jìn)一步，移動通信網(wǎng)絡(luò)在GSM時代已成為全球最大的面向消費者的toC業(yè)務(wù)平臺;同時，移動通信網(wǎng)絡(luò)平臺也是將上一代的toB專業(yè)業(yè)務(wù)和服務(wù)轉(zhuǎn)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)普及成移動互聯(lián)網(wǎng)，6G將把數(shù)字世界帶給每一個人，將把為專業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造的元宇宙帶給每一個人，將把專業(yè)運用的機器人個人助力服務(wù)帶給每一個人。

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

  過去40年的以通用處理器技術(shù)取代其他技術(shù)的時代將會結(jié)束，計算產(chǎn)業(yè)將向特定預(yù)計算DSA的方向發(fā)展，這將對6G時代網(wǎng)算一體化的架構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，特別是DSA架構(gòu)在市場的成功要求深刻理解行業(yè)和具備專業(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(xí)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(dǎo)體三五族材料短板的矛盾。

  高性能的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練對算力的要求按照每年4次方冪次的多項式的復(fù)雜度增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于摩爾定律，而高性能的深度學(xué)習(xí)是提供高價值A(chǔ)I服務(wù)的基礎(chǔ)。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(dá)到低頻水平，輸出功率還要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhǔn)方向才能有的放矢，也才能讓圍繞于此的努力更有價值。童文此次的發(fā)言無疑從理論到技術(shù)到應(yīng)用的各個方面，為移動通信技術(shù)未來發(fā)展明確了方向和道路，一定程度上為6G時代的到來奠定了基礎(chǔ)。