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终端变革和6G突破:对6G终端的研究判断和发展展望.docx
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终端变革和6G突破:对6G终端的研究判断和发展展望.docx
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【摘 要】在 1G 到 5G 的移动通信系统中,终端只是通信的端点,被动接受无线网和
核心网的控制,6G 更苛刻的 KPI 指标要求,倒逼通信网体系化的变革。通过对 6G 终端
的研究判断,指出通过突破终端的传统定位,让终端在和网络的交互中发挥更大的作用
可以促进 6G 的突破和发展,主动式终端将成为全新一代信息通信基础设施的重要组成
部分。
【关键词】6G;终端;计算;感知;端边云协同;主动式终端
0 引言
6G 当前仍处于研究的起步阶段,讨论的焦点更多聚焦在愿景、关键指标、
新的频谱、6G 典型应用等,专门探讨 6G 终端的文献还比较少。6G 终端
会是一个什么样的存在?相对于当前终端是演进还是变革?本文认为是
后者。6G 相对于前几代通信技术的突破,预判有相当程度依赖于对终端
的再认识和创新突破。
值得说明的是,本文不涉及对 6G 终端的工艺技术、材料的探讨,而是假
设工艺和材料技术随着时间的推移,都可以完美地支持 6G 终端的发展。
同时,本文不探讨终端多样化的物理形态,不牵涉具体的种类和规格。
文中终端的概念,可以理解为是对终端整体的一个高度的概括和抽象,
但凡今后有一种形态(或规格)的终端符合如下特性,结论均视为成立。
1 对 6G 终端的基本判断
1.1 支持多样化无线电接口
6G 终端将嵌入多个无线电接口,具有全频段无线电访问能力,可以连接
到具有不同 QoS 要求的各种网络系统,既可以支持 D2D 短距离通信,也
可以支持卫星通信这样的长距离通信,从而支持任何时间任何地点无处
不在的连接
[1]
。
6G 终端要能根据业务应用及当前的网络环境,自适应地选择使用的频段
以及网络制式。Intelligent radio 技术在终端上将得到应用和发展,
使 PHY 及 MAC 层可以根据上层应用及无线环境自适应地进行调整,同时
最大限度地规避干扰。
终端能耗管理也变得尤为重要,需要考虑能量采集技术,比如从周围的
无线电、微小的振动、阳光中采集能量;或者是降低能耗的技术,比如
通过终端中继以及增加网络密度,减少每跳信号传播距离等,来有效降
低终端的发射功率。
1.2 内生感知能力
6G 终端将能够实时采集,测绘和感知世界,比如环境感知、无线现实感
知等,将使能安全感知、手势探测、身体扫描、健康监测、以及 3D 映射
和成像。
太赫兹频率更高,带宽更大,天线阵列也更大。可以使能具有非常精细
的范围、多普勒和角度分辨率的传感解决方案,同时可以提供厘米级精
度的定位能力
[2]
。
具体来说,太赫兹频段不能穿透很多物体,能让传播路径和传播环境产
生更直接的对应关系;其次,太赫兹频段具有更大的绝对带宽,使得在
具有更多光谱分量的延迟域中拥有更多可解析的多路径;第三,更短的
波长意味着更小的天线,小小的终端上就能装置几十上百个天线,对角
度估计大有好处。6G 提供的高速通信链路能快速和可靠地在不同感知终
端之间分享地图和位置信息,这对感知和定位都有会有很大的帮助。
太赫兹成像技术则是通过太赫兹射线照射被测物体,通过物体的透射、
反射获得具体信息而成像,由于许多生物大分子的振动和旋转频率都处
于太赫兹频段,所以利用太赫兹波可以获得丰富的生物材料信息,并且
太赫兹时域频谱信噪比很高,能以很小的衰减穿透如陶瓷、脂肪、碳板、
布料、塑料等物质,使太赫兹技术非常适用于物体高精度成像。由于太
赫兹能量很小,不会对物体产生破坏作用,所以与 X 射线相比更为安全
可靠。
6G 终端利用太赫兹信号的特性,加上终端上其它类型传感器以及人工智
能算法的加持,将会成为非常好的感知终端,催生极为丰富的应用。
1.3 普遍支持端侧人工智能
终端的智能化升级是一个必然趋势。6G 时代,终端将普遍支持端侧推断,
而高端一点的终端将支持端侧训练,同时,终端将拥有一定的自主决策
自主行动能力。
联邦学习技术,利用终端进行分布式训练,数据不出终端,有利于隐私
保护,同时,可有效解决人工智能模型训练数据量不足的问题,将会得
到极大的应用和普及。强化学习技术,能提升终端的自主性决策能力,
让终端按照算法要求对外部变化作出自动化的反应,具有更大的能动性。
出于用户对于安全的顾虑,终端的自主决策和行动算法的更大范围的应
用和普及需要依赖于可解释 AI 的发展。
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