專題導(dǎo)讀

全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命正在加速發(fā)展，以5G和6G為代表的移動通信已經(jīng)滲透至未來社會的各個領(lǐng)域，不僅支持大帶寬需求的浸入式交互體驗場景，還支撐自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)等超高可靠低時延通信應(yīng)用，并基于大規(guī)模機器類通信廣泛服務(wù)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。5G和6G將在工業(yè)、交通、教育、旅游等行業(yè)快速推廣，為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展注入新動能，形成龐大的移動通信行業(yè)應(yīng)用矩陣，推動眾多新業(yè)態(tài)形成，促進(jìn)全球產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

截至2021年3月末，我國5G基站總數(shù)81.9萬個，其中1—3月新建基站4.8萬個，在全球占據(jù)了約70%的份額，我國5G套餐用戶總數(shù)超過3.2億戶，我國基礎(chǔ)電信企業(yè)在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)領(lǐng)域的累計投資達(dá)2 600億元，處于全球最前列。2020—2035年，預(yù)測5G技術(shù)可拉動全球GDP實現(xiàn)7.4%的增長率提升，創(chuàng)造13萬億美元的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出。此外，全球59個國家和地區(qū)的140張商用5G網(wǎng)絡(luò)，華為公司承接了其中的50%以上。這些數(shù)據(jù)表明，無論是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還是運營和應(yīng)用，我國5G都已經(jīng)走在國際前列。作為我國“新基建”戰(zhàn)略的重要和核心組成，5G將成為我國打造制造強國與網(wǎng)絡(luò)強國的助推器，它既是我國通信業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新機會，也是整個科技業(yè)趕超世界先進(jìn)水平的一個重要的歷史機遇。

在我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用開展如火如荼之際，2021年6月6日，在我國5G商用牌照發(fā)布兩周年這一特殊時刻，我國IMT-2030（6G）推進(jìn)組發(fā)布了《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》白皮書，為實現(xiàn)人機物智慧互聯(lián)、智能體高效互通，指出6G的8個業(yè)務(wù)場景和10種關(guān)鍵技術(shù)，提出6G可實現(xiàn)空天地一體化網(wǎng)絡(luò)，明確了萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生的愿景，這些都超出了5G時代萬物互聯(lián)的范疇。

為了更好地反映6G最新成果及研究進(jìn)展，本專題共組織9篇文章，從基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、體系架構(gòu)、典型應(yīng)用等多個方面探索6G。

機器型通信將成為6G承載的主要業(yè)務(wù)之一，并催生網(wǎng)聯(lián)自動駕駛、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)應(yīng)用，而這些應(yīng)用涉及狀態(tài)信息的收集、處理與分發(fā)，對網(wǎng)絡(luò)的時延提出了極高的要求?！睹嫦?G網(wǎng)絡(luò)的信息時效性度量及研究進(jìn)展》針對低時延指標(biāo)在節(jié)點數(shù)多、通信資源有限的場景下難以滿足問題，指出了在狀態(tài)更新系統(tǒng)中應(yīng)考慮信息時效性而非僅考慮時延，并且按照利用狀態(tài)信息內(nèi)容的程度不同，總結(jié)歸納了最新研究成果，介紹并比較了多種信息時效性度量，最后討論了信息時效性的未來研究方向與亟須解決的關(guān)鍵問題。

針對大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)的信道估計問題，《基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的MIMO信道估計方法》首先對接收端的導(dǎo)頻信號進(jìn)行去噪，再使用生成對抗網(wǎng)絡(luò)根據(jù)去噪后的導(dǎo)頻信號估計信道矩陣，從而實現(xiàn)導(dǎo)頻序列長度小于發(fā)射天線數(shù)量以及信道噪聲強烈的情況下無線信道的精確估計。本文所提方法對環(huán)境噪聲具有更高的魯棒性，并可適應(yīng)更少導(dǎo)頻符號和更多天線數(shù)量的場景。

針對6G大規(guī)模多址接入需求，《基于CP-free OFDM的上行SCMA收發(fā)機設(shè)計和性能分析》提出了一種基于時域預(yù)編碼的稀疏碼分多址上行接入方案，給出了發(fā)射機、接收機的主要結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了不同信道、不同過載率以及不同信道估計誤差下的系統(tǒng)容量和誤比特率性能仿真，討論了信號的功率效率性能。

為了提供高達(dá)1 Tbit/s的極值傳輸速率，6G將探索新頻率技術(shù)，包括太赫茲和紫外光通信等。《太赫茲無線組網(wǎng)：原理、現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)》重點介紹了太赫茲通信在室內(nèi)、室外等典型場景的應(yīng)用及性能需求，給出了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒚襟w接入控制層協(xié)議和鄰居節(jié)點發(fā)現(xiàn)等關(guān)鍵核心技術(shù)的最新研究進(jìn)展，并探討了太赫茲無線組網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和未來可能的研究方向。紫外光通信是利用紫外波段為信息載體的光通信技術(shù)，具有高局域保密性、低輻射背景噪聲、可實現(xiàn)非視距通信等特點，在6G中具有重要的應(yīng)用價值和前景?！蹲贤夤馔ㄐ派⑸湫诺滥Ｐ头治雠c發(fā)展現(xiàn)狀》根據(jù)計算效率，將紫外光通信散射信道模型分為解析類和概率類，并重點介紹了解析類中的單階、兩階、三階散射模型，以及概率類中的蒙特卡洛仿真模型和蒙特卡洛積分模型，最后展望了紫外光通信散射信道模型的未來研究方向。

《面向B5G和6G的邊緣計算與網(wǎng)絡(luò)切片資源管理》對網(wǎng)絡(luò)切片生命周期中資源管理的需求進(jìn)行了研究，為實現(xiàn)面向邊緣計算的網(wǎng)絡(luò)切片的資源高效管理，對網(wǎng)絡(luò)切片分別從接入控制、資源分配、終端協(xié)作激勵3個方面，進(jìn)行了研究現(xiàn)狀的歸納總結(jié)，并探討了這3個方面的技術(shù)挑戰(zhàn)和未來發(fā)展。

為了實現(xiàn)6G面向全場景、支撐全業(yè)務(wù)的愿景，地面移動通信網(wǎng)絡(luò)需深度融合衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，星地融合是6G的一個重要特征。《軟件定義的星地融合智能無線網(wǎng)絡(luò)》介紹了低軌衛(wèi)星通信與星地融合技術(shù)的國內(nèi)外研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作的最新進(jìn)展，探討了星地融合組網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)與問題，提出了軟件定義的星地融合智能無線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，并對未來應(yīng)用場景進(jìn)行了展望?！?G衛(wèi)星通信接入及移動性管理技術(shù)》首先介紹了全球有代表性的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)接入技術(shù)體制以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對5G NR衛(wèi)星接入技術(shù)的研究現(xiàn)狀，然后分別從極簡接入和極智接入兩個方面探討了潛在的6G衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)接入所面臨的挑戰(zhàn)，最后從6G衛(wèi)星通信的高動態(tài)場景下的海量終端切換需求出發(fā)，提出了一種基于云通道技術(shù)的海量終端跨星跨波束批量柔性切換的移動性管理方案。

定位是6G的一種重要且典型的應(yīng)用，《6G室內(nèi)定位技術(shù)原理與展望》從單一定位技術(shù)入手，介紹了現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)的原理、特點及優(yōu)劣勢，隨后針對單一定位技術(shù)的不足，討論了基于多技術(shù)融合的室內(nèi)定位方法。該文介紹了基于多網(wǎng)絡(luò)/多設(shè)備的協(xié)作定位系統(tǒng)進(jìn)展，分析了集中式協(xié)作定位系統(tǒng)與分布式協(xié)作定位系統(tǒng)的常見架構(gòu)，指出了6G室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。

本專題作者主要從事6G前沿理論與技術(shù)研究工作，他們主要來自高校、科研院所、設(shè)備商和運營商等，具備豐富的理論攻關(guān)、研發(fā)生產(chǎn)和組網(wǎng)應(yīng)用經(jīng)驗，對他們的大力支持和辛勤付出表示衷心的感謝！

6G理論與技術(shù)研究還處于起步階段，很多理論、技術(shù)、應(yīng)用場景和標(biāo)準(zhǔn)需求都不太成熟，還在探討過程中，希望能以此專題為平臺和契機，共同推進(jìn)5G向6G快速地平滑演進(jìn)，促進(jìn)我國“新基建”的發(fā)展，為我國信息科技屹立于世界民族之林的前列而努力奮斗。