如何应对6G？关于6G技术的研究

6G不仅仅是5G的演进。每一代蜂窝技术都是变革性的。4G 为移动互联网注入活力，而 5G 将蜂窝通信扩展到智能手机之外。6G 将继续将移动通信推向新的高度，超越传统的蜂窝通信设备和应用程序。

与目前用于 4G 和 5G 的信息相比，6G 正在考虑的亚太赫兹 （THz） 频率上可用的宽带宽将能够传输大量信息。这些频率可以使虚拟现实 （VR） 和增强现实 （AR） 应用受益于沉浸式全息图。

使设备能够在亚太赫兹频率下运行首先要研究和了解材料特性、半导体、天线，甚至是新的数字信号处理 （DSP） 技术。研究人员正在研究如何使用磷化铟 （InP） 和硅锗 （SiGe） 等材料来开发高功率和高度集成的设备。幸运的是，大学、商业实体和国防工业多年来一直在研究和使用这些化合物半导体技术，并不断推动提高频率上限并改善噪声和线性等其他领域的性能。了解系统性能是 6G 商业化行业面临的主要挑战之一。

6G新技术

以通信系统中的误差矢量幅度 （EVM） 级别为例，这是用于评估复杂无线电调制方案的关键性能指标。它是无线电发射和接收链的噪声和线性性能的函数。这一方面推动了 6G 系统组件和电路设计的许多方面。今天，6G 的几个项目专注于设备和对低于太赫兹频率的放大器、天线和滤波器等集成设备的噪声水平的理解。

对更高数据速率的不懈需求推动行业向更高频率发展，从而获得更大的可用带宽。这是几代蜂窝技术的持续趋势，最近的趋势是将 5G 扩展到 24 和 71 GHz 之间的频段，这有助于说明这部分 6G 研究可能采取的路径。随着使用频率范围 2 （FR2） 频段的商用系统的推出，业界不断改进技术，第三代合作伙伴计划 （3GPP） 继续推进该标准以帮助移动性、链路管理和电源管理。这一切都是由需要如此高数据速率的用例告知的。虽然“杀手级应用”可能还没有出现，但对数据的日益增长的需求已经全面展开。

除了与射电天文学相关的一些实验要求和细节外，监管机构尚未最终确定有关这些频段的政策。然而，鉴于对此类短波长的系统集成的要求，测量和被测设备之间的互连只能通过三种方式实现：晶圆探针、波导或通过天线的空中 （OTA）。晶圆探测仅适用于暴露 IC 的验证。波导矩形 （WR） 6.5 覆盖 110 至 170 GHz 频率；WR3.4 指 220 至 330 GHz 频率；并且还提供许多现成的互连配件。对于OTA，至少在美国，联邦通信委员会（FCC）已经开放了95到330GHz频段进行实验并为这些频段提供实验许可证。

对于这些频率，只有一个标准可以适用于通用通信收发器规范，并且没有使用该标准 （802.15.3d） 的商业系统。因此，一个很好的起点是探索可以在这些频段使用的调制和编码格式。

然后，您需要在 sub-THz 频率下测试系统的性能。有许多挑战需要解决，但可以分为以下几类：

产生足够的功率来克服半导体中更高的传播损耗和限制。

天线设计和与发射器和接收器的集成。

设计具有尽可能低的噪声系数的接收器。

整个可用频段的高保真调制。

高速数字信号处理，以适应来自宽带宽块的高数据速率。

克服材料特性的物理障碍和降低系统中的噪音是您集中精力的重要方面。这就要求开发新技术以达到高频以及数字化和测试和测量。研究亚太赫兹系统需要宽带宽测试仪器。

 

图 1提供了一个 sub-THz 测试台示例，该测试台能够在称为 H 波段的 220-330 GHz 频率下执行测量。测试台发射机具有一个模拟带宽为 32 GHz 的多通道任意波形发生器 （AWG），可生成调制的直接中频 （IF）、一个将 AWG 的 IF 信号转换为 sub-THz 频率的上变频器，以及一个矢量信号发生器为上（下）转换器提供低相位噪声本地振荡器（LO）。

测试台还包括一个用于执行功率测量的功率计。在接收路径上，下变频器将 sub-THz 频率带入可测量的 IF，高性能多通道示波器将 IF 信号数字化。相同的测试台可以通过对所需频段使用不同的上变频器和下变频器来执行较低频率的测量。

6G 信道表征

一旦你有了一个工作系统，你可能想要表征这些信号传播的通道。信道探测研究在新型通信频段的背景下尤其重要——特别是 6G 的亚太赫兹区域。需要信道探测特性，以便可以使用包含城市间反射器（如汽车、建筑物和人员）的无线电信道数学模型来设计收发器技术的其余部分。这包括调制方案、克服信道变化的编码和前向纠错 （FEC） 编码。

图 2为工作在 110-170 GHz 的 D 波段创建信道探测设置。资料来源：是德科技

图 2显示了 D 频段（110-170 GHz）的信道探测配置。此设置还可以在这些频率和更高频率（140-220 GHz 的 G 波段）下执行 EVM 测量。相同的硬件设置，如图 1 所示，可以通过添加信道探测信号生成和分析软件来执行信道探测测量（图 3）。

图 3此信道探测测量设置在 144 GHz。资料来源：是德科技

需要注意的一个重要方面是接收器系统通常使用基带处理来减轻信道损伤。定制测试系统接收器的现场可编程门阵列 （FPGA） 可以让您在通过 OTA 通道传输宽带宽信号的过程中评估实时基带算法。

准备好应对 6G 了吗？

实际的 6G 实施预计将在 2030 年出现。这听起来可能很遥远，但考虑到所需的技术改进，它需要那么长的时间并且比您想象的更快到达。6G研究进展顺利。这项技术将扩展并远远超越 5G 的能力，标志着加速数字化和推动业务创新的无线新时代的开始。所以，现在参与其中还为时不晚。