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談到6G，目前已經有兩個重要的确定性：一(yī)個是基本時間表，全球業界已經達成在2030年啓動6G商(shāng)用的初步共識；另一(yī)個是總體(tǐ)框架，今年6月ITU-R給出了6G的需求願景和技術指标體(tǐ)系。我(wǒ)們可以把商(shāng)用之前的6G技術研究劃分(fēn)爲三個階段：
階段一(yī) / 2020-2025年
概念形成、技術突破；在這個階段形成6G網絡的需求願景、總體(tǐ)框架、技術指标，同時也完成6G候選技術的基本儲備。
階段二 / 2026-2029年
設計論證、标準制定；在這個階段進行6G網絡的系統設計和技術方案的研究論證，完成第一(yī)個版本的6G系統國際标準。
階段三 / 2027-2030年
産品研發、測試驗證；在這個階段開(kāi)展6G網絡的産品研發、測試驗證和規模試驗，形成6G網絡商(shāng)業部署的産業能力。
有關6G關鍵技術的研究貫穿這三個階段，隻是各階段的側重點有所不同。在接下(xià)來的2024和2025年，是階段1與階段3的過渡和交疊的重要時期。在這個時期，我(wǒ)給出的關鍵詞是“選擇”。一(yī)方面是選擇技術方向，從發散突破到收斂實用的選擇，就是從基于理想技術突破的可能性開(kāi)展的自由發散探索，到面向實際系統需求的可行性進行的嚴謹收斂論證；另一(yī)方面是選擇研究内容，從一(yī)般原理到具體(tǐ)方案的選擇，就是從基于一(yī)般性技術原理開(kāi)展的理論分(fēn)析和泛化研究，到面向針對性具體(tǐ)實現進行的方案設計和深度開(kāi)發。
面對即将進入的6G技術選擇期（或者稱爲6G技術的淘汰期），我(wǒ)準備啓動這個“三詠三問”系列的專題。每一(yī)期文章，将針對某一(yī)項6G潛在技術的選擇展開(kāi)讨論。三詠是正面詠贊，給出支持這項技術入選6G的三個理由；三問是負面提問，提出質疑這項技術入選6G的三個問題。
之所以是“三詠三問”，首先，6G技術的選擇需要正反兩個方面的聲音，我(wǒ)們應該以一(yī)個第三方局外(wài)者的平常心，以産業生(shēng)态健康發展的全局視野，以跨越周期和偏見功利的超脫态度，以理性思維來考察6G的候選技術；其次，6G技術的選擇需要回歸最直接簡單的本質，從我(wǒ)們的基礎知(zhī)識和基本常識出發，撥開(kāi)各種複雜(zá)紛繁和深奧曲折的論證迷霧，從簡單常識來考察6G的候選技術。
所以，“三詠三問”就是對各項6G候選技術一(yī)律給出正反各三條要點評論，希望對6G候選技術有一(yī)個直接不回避、簡單看得懂的評價。期待通過“三詠三問”系列，在6G候選技術的選擇和研究方面，可以引導自己系統地梳理思路，也能提供同行偶爾地參考借鑒。同時，也再次聲明，這個系列的文章是一(yī)個基于基本常識和平常心的階段性個人研究思考記錄，不代表任何其它方面的意見。
下(xià)面我(wǒ)們進入到“三詠三問”系列第一(yī)期的内容，超大(dà)規模天線技術。
說到超大(dà)規模天線技術，6G技術研究的專家門不免會露出一(yī)絲尴尬的苦笑。一(yī)方面，超大(dà)規模天線技術似乎是6G系統最有應用前景的關鍵技術，是6G技術無法回避的第一(yī)候選。但另一(yī)方面，從4G的多天線（MIMO），到5G的大(dà)規模天線（massive MIMO），再到6G的超大(dà)規模天線（ultra-massive MIMO），跨代升級的路徑似乎有點單調乏味、缺乏創意。
從技術角度來講，多天線技術是一(yī)項利用無線信道空間維度的技術。從單天線系統開(kāi)始，到多天線接收分(fēn)集和多天線發送分(fēn)集，再到3G TDD系統采用的智能天線接收和發送。在4G系統中(zhōng)，全面采用了多天線MIMO技術，可以成倍地提升系統的吞吐量。在5G中(zhōng)，采用了大(dà)規模天線（massive MIMO）技術，天線陣列規模在4G基礎上有大(dà)規模增加。在5G的商(shāng)用網絡中(zhōng)，基站側massiveMIMO的天線單元數，典型的宏基站可以達到192天線單元（通道數達到32，或64），還有某些宏基站達到256或384單元。
所謂超大(dà)規模多天線（Ultra-massive MIMO），是天線單元數（和通道數）進一(yī)步增加，比如，達到1024天線單元或更多。簡單來說，超大(dà)規模多天線技術是在大(dà)規模天線技術的基礎上，進一(yī)步深度利用無線信道空間維度潛力的技術。
超大(dà)規模天線技術6G選擇之三詠：
1
利用空間維度提升通信的容量和效率，是移動通信輝煌發展的四十多年中(zhōng)的後半期最後可以依賴的主要技術性手段。除了壓縮蜂窩小(xiǎo)區半徑之外(wài)，增加多天線陣列的數量幾乎是唯一(yī)明顯有效的方法。
2
無線通信系統采用的頻(pín)率逐步向高頻(pín)端擴展，厘米波、毫米波、太赫茲。頻(pín)率升高對應的天線陣列的單元和間距的尺寸縮小(xiǎo)，允許我(wǒ)們在相同陣列面積的情況下(xià)采用更大(dà)規模的天線單元數量。
3
天線陣列規模的增加，給移動通信系統帶來更靈活有效的可調節和适應性。移動通信系統面臨大(dà)量基本的不均勻、不平穩和不确定性，也面臨不同資(zī)源、指标之間的調整和協同。因此，系統足夠的資(zī)源調節維度和彈性可以更好地應對各種極緻需求和變化調整。
超大(dà)規模天線技術6G選擇之三問
1
随着天線陣列規模增加和頻(pín)段的升高，收發信号趨于單徑和窄波束。單用戶MIMO階數減少趨于2（正交極化），多用戶MIMO階數增加趨于終端數（但變化敏感），MIMO技術更趨向一(yī)個多波束系統。再加上數字通道數的限制因素、廣播和控制波束的設計、信道狀态和探測導頻(pín)的設計等等考慮，移動通信系統中(zhōng)可以商(shāng)業應用的超大(dà)規模天線的數量（尤其是數字通道數量）會存在一(yī)個實際的上限。
2
天線陣列規模的增加，帶來無線系統成本、功耗的增加和穩定性的下(xià)降，在5G網絡中(zhōng)已經凸顯。降低硬件設備實現和網絡建設運維的成本，大(dà)幅降低宏基站的靜态和動态功耗，在5G和6G系統中(zhōng)都是重要和困難的、需要長期持續關注和研究解決的問題。超大(dà)規模天線系統的算法和軟件實現的複雜(zá)度與系統性能的平衡，也是重要的仍未解決的問題。
3
超大(dà)規模天線技術的研究應用，在網絡架構和形态方面也有一(yī)些探索，包括分(fēn)布式部署、高低頻(pín)協同、基于RIS輔助等等解決方案，甚至還有基于信道狀态估計/場景感知(zhī)與AI大(dà)模型應用結合的新模式新架構的探索。但是，這些新方法在解決現有問題的同時，也引入了需要解決的更多的新的技術問題。
總的來說，超大(dà)規模天線技術是最有确定性希望的6G候選技術，也是帶來衆多技術挑戰的6G候選技術。
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