6G-從通信到多能力融合的變革

第1章  移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律  / 1
1.1  移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程  / 1
1.2  我國(guó)對(duì)全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)  / 2
1.2.1  1G空白  / 3
1.2.2  2G跟隨  / 3
1.2.3  3G突破  / 4
1.2.4  4G并跑  / 5
1.2.5  5G領(lǐng)先  / 7
1.2.6  6G啟航  / 9
1.3  本章小結(jié)  / 10
本章參考文獻(xiàn)  / 10
第2章  5G發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)  / 11
2.1  5G概述  / 11
2.1.1  無線接入網(wǎng)（RAN）架構(gòu)  / 13
2.1.2  空口設(shè)計(jì)  / 15
2.1.3  核心網(wǎng)服務(wù)化和網(wǎng)絡(luò)切片  / 21
2.1.4  移動(dòng)邊緣計(jì)算  / 22
2.2  標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)  / 23
2.3  5G的頻率  / 26
2.4  5G的商用網(wǎng)絡(luò)部署  / 29
2.5  5G的業(yè)務(wù)發(fā)展  / 31
2.6  5G發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)  / 36
2.6.1 “開源”  / 37
2.6.2 “節(jié)流”  / 39
2.7  本章小結(jié)  / 43
本章參考文獻(xiàn)  / 44
第3章  為什么要研究6G  / 45
3.1  社會(huì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力  / 45
3.1.1  全球可持續(xù)發(fā)展的需求驅(qū)動(dòng)  / 45
3.1.2  中國(guó)社會(huì)發(fā)展的需求驅(qū)動(dòng)  / 45
3.2  移動(dòng)通信行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力  / 46
3.3  新應(yīng)用場(chǎng)景和新業(yè)務(wù)的需求  / 48
3.4  新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)  / 51
3.4.1  ICDT深度融合  / 51
3.4.2  新的硬件及其解決方案  / 53
3.5  現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的問題和挑戰(zhàn)  / 57
3.5.1  分層協(xié)議棧成為新的瓶頸  / 57
3.5.2  持續(xù)演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)切片  / 58
3.5.3  固化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)  / 59
3.5.4  5G網(wǎng)絡(luò)的高功耗  / 60
3.5.5  高度復(fù)雜的運(yùn)維管理  / 60
3.6  本章小結(jié)  / 61
本章參考文獻(xiàn)  / 62
第4章  6G研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀  / 63
4.1  6G研究的形勢(shì)綜述  / 63
4.2  6G國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展  / 65
4.2.1  中國(guó)移動(dòng)  / 65
4.2.2  華為  / 80
4.2.3  中信科移動(dòng)  / 85
4.2.4  中興  / 86
4.2.5  vivo  / 89
4.2.6  OPPO  / 90
4.2.7  IMT-2030推進(jìn)組  / 92
4.2.8  科學(xué)技術(shù)部6G推進(jìn)組  / 93
4.2.9  未來移動(dòng)通信論壇  / 94
4.2.10  6GANA  / 96
4.3  6G研究的國(guó)外進(jìn)展  / 101
4.3.1  歐洲研究團(tuán)體和機(jī)構(gòu)  / 102
4.3.2  韓國(guó)  / 125
4.3.3  日本  / 128
4.3.4  美國(guó)Next G  / 134
4.4  本章小結(jié)  / 145
本章參考文獻(xiàn)  / 145
第5章  如何定義6G  / 149
5.1  業(yè)界關(guān)于6G觀點(diǎn)的概述  / 149
5.1.1  第一個(gè)代表性觀點(diǎn)——6G
就是太赫茲  / 149
5.1.2  第二個(gè)代表性觀點(diǎn)——6G
就是衛(wèi)星通信  / 150
5.1.3  第三個(gè)代表性觀點(diǎn)——6G
就是AI  / 151
5.1.4  第四個(gè)代表性觀點(diǎn)——6G
就是語義通信  / 151
5.2  6G愿景與需求  / 152
5.3  6G頻率  / 159
5.4  6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)展望  / 161
5.4.1  按需服務(wù)  / 161
5.4.2  至簡(jiǎn)  / 169
5.4.3  柔性  / 172
5.4.4  智慧內(nèi)生  / 174
5.4.5  安全內(nèi)生  / 180
5.4.6  數(shù)字孿生  / 182
5.4.7  6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概覽  / 186
5.5  空口技術(shù)  / 187
5.6  本章小結(jié)  / 189
本章參考文獻(xiàn)  / 189
第6章  分布式超大規(guī)模天線系統(tǒng)  / 192
6.1  MIMO技術(shù)的背景  / 192
6.1.1  MIMO技術(shù)及超大規(guī)模
天線技術(shù)  / 192
6.1.2  集中式超大規(guī)模天線系統(tǒng)  / 193
6.1.3  分布式超大規(guī)模天線系統(tǒng)  / 194
6.2  分布式MIMO系統(tǒng)的演進(jìn)及技術(shù)
特征  / 194
6.2.1  分布式MIMO系統(tǒng)的演進(jìn)  / 194
6.2.2  無蜂窩MIMO系統(tǒng)及分布式
超大規(guī)模天線的技術(shù)特征  / 195
6.3  無蜂窩MIMO系統(tǒng)介紹  / 196
6.3.1  TDD模式  / 196
6.3.2  FDD模式  / 196
6.3.3  可拓展模式  / 196
6.4  無蜂窩MIMO系統(tǒng)及分布式
超大規(guī)模天線的關(guān)鍵技術(shù)  / 197
6.4.1  用戶接入點(diǎn)關(guān)聯(lián)、導(dǎo)頻
分配及信道估計(jì)  / 197
6.4.2  上行與下行信號(hào)處理技術(shù)  / 201
6.4.3  網(wǎng)絡(luò)同步與校準(zhǔn)  / 205
6.4.4  毫米波分布式超大規(guī)模
天線系統(tǒng)  / 209
6.5  無蜂窩MIMO系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部署  / 210
6.6  本章小結(jié)  / 214
本章參考文獻(xiàn)  / 215
第7章  智能超表面  / 219
7.1  概述  / 219
7.2  硬件材料與電磁調(diào)控  / 220
7.2.1  RIS硬件結(jié)構(gòu)  / 220
7.2.2  RIS調(diào)控機(jī)理  / 221
7.2.3  相位離散化選擇  / 224
7.2.4  RIS研究硬件原型  / 224
7.3  信道模型  / 225
7.3.1  模型假設(shè)及設(shè)計(jì)原則  / 225
7.3.2  RIS物理模型抽象  / 227
7.3.3  MHCM RIS信道模型  / 228
7.4  RIS輔助的無線通信  / 233
7.4.1  性能評(píng)估分析  / 233
7.4.2  預(yù)編碼與波束賦形  / 235
7.4.3  級(jí)聯(lián)信道信息獲取  / 238
7.5  RIS網(wǎng)絡(luò)部署與性能評(píng)估  / 242
7.5.1  RIS網(wǎng)絡(luò)部署  / 243
7.5.2  性能仿真與測(cè)試  / 249
7.6  RIS發(fā)展趨勢(shì)展望  / 254
7.7  本章小結(jié)  / 256
本章參考文獻(xiàn)  / 256
第8章  AI使能空口技術(shù)  / 263
8.1  AI使能空口技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化研究  / 263
8.1.1  AI使能的物理層技術(shù)  / 263
8.1.2  AI使能空口技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化
演進(jìn)  / 264
8.2  AI使能的信道估計(jì)  / 265
8.2.1  傳統(tǒng)信道估計(jì)  / 265
8.2.2  算法框架  / 267
8.2.3  模型選擇  / 269
8.2.4  算法設(shè)計(jì)  / 270
8.2.5  性能分析和討論  / 271
8.3  AI使能的信道狀態(tài)信息反饋  / 273
8.3.1  終端信道狀態(tài)信息反饋  / 273
8.3.2  評(píng)價(jià)指標(biāo)  / 274
8.3.3  用于反饋的信道信息  / 274
8.3.4  算法設(shè)計(jì)  / 275
8.3.5  性能結(jié)果  / 279
8.4  AI使能的毫米波波束管理  / 280
8.4.1  終端側(cè)AI波束管理  / 281
8.4.2  基站側(cè)AI波束管理  / 287
8.4.3  硬件平臺(tái)終端波束管理
方案驗(yàn)證  / 289
8.5  本章小結(jié)  / 291
本章參考文獻(xiàn)  / 292
第9章  新型雙工技術(shù)  / 294
9.1  驅(qū)動(dòng)因素和趨勢(shì)  / 294
9.2  主要技術(shù)問題、挑戰(zhàn)和適用場(chǎng)景  / 296
9.3  自干擾刪除關(guān)鍵技術(shù)  / 298
9.3.1  全雙工收發(fā)機(jī)框架  / 300
9.3.2  自干擾信號(hào)模型  / 300
9.3.3  天線域自干擾刪除  / 301
9.3.4  射頻域自干擾刪除  / 303
9.3.5  數(shù)字域自干擾刪除  / 306
9.4  組網(wǎng)交叉干擾管理機(jī)制  / 307
9.5  概念驗(yàn)證  / 309
9.6  本章小結(jié)  / 312
本章參考文獻(xiàn)  / 312
第10章  正交時(shí)頻空間調(diào)制  / 315
10.1  背景  / 315
10.1.1  應(yīng)用場(chǎng)景  / 316
10.1.2  業(yè)界研究現(xiàn)狀  / 318
10.2  OTFS技術(shù)概述  / 319
10.2.1  原理及實(shí)現(xiàn)  / 320
10.2.2  波形設(shè)計(jì)  / 323
10.2.3  導(dǎo)頻設(shè)計(jì)  / 326
10.2.4  接收機(jī)算法  / 335
10.3  MIMO-OTFS系統(tǒng)設(shè)計(jì)  / 340
10.3.1  開環(huán)MIMO預(yù)編碼  / 340
10.3.2  閉環(huán)MIMO預(yù)編碼  / 344
10.4  OTFS的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)  / 349
10.4.1  優(yōu)勢(shì)  / 349
10.4.2  挑戰(zhàn)  / 349
本章參考文獻(xiàn)  / 351
第11章  通信感知一體化  / 354
11.1  通信感知一體化背景  / 354
11.2  通信感知一體化典型
?應(yīng)用場(chǎng)景與需求  / 356
11.2.1  感知的對(duì)外服務(wù)  / 357
11.2.2  感知的對(duì)內(nèi)服務(wù)  / 359
11.3  通信感知一體化空口關(guān)鍵技術(shù)  / 360
11.3.1  波形與信號(hào)設(shè)計(jì)  / 360
11.3.2  感知信號(hào)檢測(cè)理論  / 362
11.3.3  感知參數(shù)估計(jì)算法  / 367
11.3.4  MIMO通感一體化技術(shù)  / 369
11.4  通信感知一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵
技術(shù)  / 372
11.4.1  不同的感知方式  / 372
11.4.2  無線感知功能與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)  / 372
11.5  未來研究方向與挑戰(zhàn)  / 376
11.5.1  一體化波形與性能指標(biāo)  / 376
11.5.2  感知與反向散射技術(shù)結(jié)合  / 377
11.5.3  感知與可重構(gòu)智能表面
結(jié)合  / 378
11.5.4  通感信道建模  / 378
11.5.5  非理想因素對(duì)感知性能
的影響  / 380
本章參考文獻(xiàn)  / 380
第12章  反向散射通信  / 384
12.1  背景  / 384
12.2  典型應(yīng)用場(chǎng)景  / 385
12.3  反向散射通信的技術(shù)原理  / 390
12.3.1  反向散射通信系統(tǒng)架構(gòu)  / 390
12.3.2  反向散射通信的上行調(diào)制
技術(shù)  / 391
12.3.3  反向散射通信的下行調(diào)制
技術(shù)  / 394
12.3.4  環(huán)境能量采集  / 396
12.4  反向散射通信空口技術(shù)  / 398
12.4.1  速率提升技術(shù)  / 398
12.4.2  覆蓋增強(qiáng)技術(shù)  / 399
12.4.3  可靠性傳輸技術(shù)  / 402
12.4.4  超大規(guī)模連接技術(shù)  / 404
12.4.5  同步技術(shù)  / 406
12.4.6  干擾消除技術(shù)  / 407
12.5  反向散射通信協(xié)議棧設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)
架構(gòu)  / 411
12.5.1  輕量化協(xié)議棧設(shè)計(jì)  / 411
12.5.2  至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)  / 412
12.6  本章小結(jié)  / 415
本章參考文獻(xiàn)  / 415
第13章  6G星地融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  / 419
13.1  星地融合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀  / 419
13.1.1  衛(wèi)星通信的崛起  / 419
13.1.2  衛(wèi)星通信系統(tǒng)的體制標(biāo)準(zhǔn)  / 420
13.1.3  星地融合發(fā)展新趨勢(shì)  / 421
13.1.4  星地融合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展及
趨勢(shì)  / 422
13.2  星地融合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展路徑  / 423
13.2.1  過去：業(yè)務(wù)融合  / 423
13.2.2  現(xiàn)在（5G）：體制融合  / 424
13.2.3  未來（6G）：系統(tǒng)融合  / 424
13.3  星地融合網(wǎng)絡(luò)一體化  / 425
13.3.1  星地融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)  / 426
13.3.2  星地融合的空口傳輸  / 434
13.3.3  星地融合的組網(wǎng)方式  / 439
13.3.4  星地融合的頻率管理  / 442
13.4  本章小結(jié)  / 443
本章參考文獻(xiàn)  / 443
第14章  6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)  / 446
14.1  移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)伴隨著架構(gòu)的
迭代  / 446
14.1.1  移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)歷史  / 446
14.1.2  架構(gòu)是系統(tǒng)的根基  / 447
14.1.3  6G網(wǎng)絡(luò)的“智能普惠”需要
架構(gòu)的原生設(shè)計(jì)  / 448
14.2  6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革的驅(qū)動(dòng)力  / 450
14.2.1  現(xiàn)有2C商業(yè)模式到達(dá)
瓶頸  / 450
14.2.2  2B業(yè)務(wù)場(chǎng)景的全面到來  / 450
14.2.3  全新的業(yè)務(wù)場(chǎng)景——
元宇宙  / 451
14.2.4  新空口能力的價(jià)值釋放  / 451
14.2.5  網(wǎng)絡(luò)管道能力的突破  / 452
14.2.6  網(wǎng)絡(luò)KPI的全面提升  / 453
14.3  6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)需求  / 454
14.3.1  內(nèi)生AI，智能普惠  / 454
14.3.2  網(wǎng)絡(luò)靈活，用戶友好  / 455
14.3.3  安全可靠，多方信任  / 455
14.3.4  數(shù)據(jù)協(xié)同，監(jiān)管合規(guī)  / 457
14.3.5  開放合作，做大生態(tài)  / 458
14.4  6G網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)  / 459
14.4.1  總體功能架構(gòu)  / 459
14.4.2  任務(wù)編排調(diào)度與控制  / 460
14.4.3  連接功能  / 462
14.4.4  計(jì)算功能  / 464
14.4.5  數(shù)據(jù)功能  / 466
14.4.6  可信功能  / 468
14.4.7  承載網(wǎng)  / 470
14.5  6G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)  / 471
14.5.1  以任務(wù)為中心的設(shè)計(jì)范式  / 471
14.5.2  新非接入層協(xié)議  / 473
14.5.3  計(jì)算無線承載  / 474
14.5.4  數(shù)據(jù)承載與轉(zhuǎn)發(fā)  / 476
14.5.5  可信的分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  / 479
14.5.6  6G區(qū)塊鏈  / 480
14.6  6G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)  / 481
14.6.1  6G核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)  / 481
14.6.2  6G無線接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)  / 484
本章參考文獻(xiàn)  / 485
附錄A  縮略語表  / 486