第1章 概述 1
1.1 歷史回顧 1
1.1.1 從蒸汽時(shí)代到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 1
1.1.2 1G到5G的發(fā)展 2
1.2 6G發(fā)展驅(qū)動(dòng)力 5
1.2.1 5G的限制 5
1.2.2 宏觀(guān)驅(qū)動(dòng)力 6
1.3 6G總體愿景 8
1.4 6G未來(lái)垂直服務(wù) 9
1.4.1 面向2030年的工業(yè)4.0+的服務(wù) 9
1.4.2 面向2030年的移動(dòng)運(yùn)輸服務(wù) 10
1.4.3 面向2030年的電子健康服務(wù) 11
1.4.4 面向2030年的金融服務(wù) 11
1.5 全球6G研究進(jìn)展 11
1.5.1 6G標(biāo)準(zhǔn)化組織 11
1.5.2 各國(guó)進(jìn)展 13
參考文獻(xiàn) 16
第2章 6G用例與指標(biāo) 18
2.1 6G服務(wù)的演進(jìn) 18
2.2 6G用例 20
2.2.1 全息通信 21
2.2.2 沉浸式XR 22
2.2.3 觸覺(jué)網(wǎng)絡(luò) 23
2.2.4 數(shù)字孿生 24
2.2.5 工業(yè)4.0+ 25
2.2.6 互聯(lián)機(jī)器人自主系統(tǒng) 30
2.2.7 智能運(yùn)輸系統(tǒng) 31
2.2.8 無(wú)人機(jī)技術(shù) 31
2.2.9 新型智慧城市群 32
2.2.10 智能醫(yī)療 32
2.2.11 無(wú)線(xiàn)腦機(jī)交互 33
2.2.12 全球連接和集成網(wǎng)絡(luò) 33
2.3 6G的指標(biāo) 34
2.3.1 數(shù)據(jù)傳輸速率 36
2.3.2 超低延遲 36
2.3.3 極高的可靠性 37
2.3.4 定位能力 37
2.3.5 覆蓋能力 37
2.3.6 頻譜效率 38
2.3.7 能量效率 38
2.3.8 計(jì)算性能 39
2.3.9 安全能力 39
2.4 小結(jié) 40
參考文獻(xiàn) 40
第3章 6G全頻譜通信 43
3.1 移動(dòng)通信頻譜的演變 43
3.1.1 從1G到5G：移動(dòng)通信頻譜發(fā)展 43
3.1.2 全頻譜通信驅(qū)動(dòng)力 45
3.2 6G頻譜定義與特點(diǎn) 46
3.2.1 6G頻譜定義 46
3.2.2 不同頻段的特點(diǎn) 48
3.3 6G頻譜新用例 52
3.3.1 長(zhǎng)距離回程 53
3.3.2 傳感網(wǎng)絡(luò) 53
3.3.3 聯(lián)合雷達(dá)通信應(yīng)用 54
3.3.4 自動(dòng)汽車(chē)駕駛 55
3.3.5 智能建筑與智能城市 55
3.3.6 無(wú)線(xiàn)認(rèn)知 56
3.3.7 精確定位 56
3.4 6G頻譜面臨的挑戰(zhàn) 57
3.4.1 無(wú)線(xiàn)電硬件 57
3.4.2 多頻段共存 57
3.4.3 傳播損耗 58
3.4.4 頻譜管理 59
參考文獻(xiàn) 59
第4章 6G面臨的主要挑戰(zhàn)與使能技術(shù) 63
4.1 6G面臨的主要挑戰(zhàn) 63
4.1.1 高精度信道建模 63
4.1.2 極致性能傳輸 64
4.1.3 網(wǎng)絡(luò)全覆蓋 65
4.1.4 網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)約束 66
4.1.5 海量數(shù)據(jù)通信 67
4.1.6 新頻譜利用 67
4.1.7 聯(lián)合管理 68
4.1.8 低功耗綠色通信 68
4.1.9 數(shù)據(jù)與通信安全 69
4.1.10 終端能力 69
4.2 6G關(guān)鍵使能技術(shù) 69
4.2.1 基礎(chǔ)傳輸技術(shù) 70
4.2.2 空間資源利用技術(shù) 70
4.2.3 頻譜利用技術(shù) 72
4.2.4 人工智能輔助的通信 73
4.2.5 應(yīng)用層技術(shù) 74
參考文獻(xiàn) 75
第5章 編碼、調(diào)制與波形 78
5.1 編碼 79
5.1.1 Polar碼 80
5.1.2 Turbo碼 84
5.1.3 LDPC碼 87
5.1.4 Spinal碼 94
5.1.5 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼 95
5.1.6 算法及有關(guān)方案 97
5.2 調(diào)制 104
5.2.1 6G中的調(diào)制 104
5.2.2 索引調(diào)制 104
5.2.3 OTFS技術(shù) 110
5.2.4 高階APSK調(diào)制 119
5.2.5 過(guò)零調(diào)制及連續(xù)相位調(diào)制 121
5.2.6 信號(hào)整形 125
5.2.7 降低PAPR 125
5.3 波形設(shè)計(jì) 125
5.3.1 多載波波形 126
5.3.2 單載波波形 130
5.4 FTN傳輸技術(shù) 137
5.4.1 FTN傳輸技術(shù)的原理 137
5.4.2 6G中的FTN 138
參考文獻(xiàn) 141
第6章 OAM 145
6.1 OAM技術(shù)的基本原理及發(fā)展 146
6.1.1 OAM理論基礎(chǔ) 146
6.1.2 OAM技術(shù)在無(wú)線(xiàn)通信中的發(fā)展 148
6.2 OAM波束的產(chǎn)生 151
6.2.1 常規(guī)OAM產(chǎn)生方法 151
6.2.2 超表面技術(shù) 152
6.2.3 其他生成方法 153
6.3 OAM的接收 154
6.3.1 單點(diǎn)接收法 155
6.3.2 全空域共軸接收法 155
6.3.3 部分接收法 156
6.3.4 其他接收方法 156
6.4 基于UCA的OAM通信系統(tǒng) 157
6.4.1 模型簡(jiǎn)介 157
6.4.2 信道模型 158
6.4.3 通信系統(tǒng)性能分析 159
6.4.4 非理想條件分析 162
6.5 基于OAM的多模傳輸與多徑傳輸 164
6.5.1 多模態(tài)OAM復(fù)用 164
6.5.2 OAM信道的多徑效應(yīng) 164
6.6 OAM技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合 165
6.6.1 OAM與MIMO結(jié)合 165
6.6.2 OAM與OFDM結(jié)合 168
6.7 OAM技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 169
6.7.1 非對(duì)準(zhǔn)情況下OAM的傳輸 169
6.7.2 OAM發(fā)散角的抑制或消除 170
6.7.3 OAM-MIMO的天線(xiàn)拓?fù)溲芯?170
6.7.4 OAM模態(tài)選擇 171
6.7.5 OAM應(yīng)用場(chǎng)景的選擇 171
6.8 小結(jié) 172
參考文獻(xiàn) 172
第7章 智能超表面 178
7.1 智能超表面簡(jiǎn)介 178
7.1.1 智能表面基本原理 178
7.1.2 相關(guān)概念和名詞含義 179
7.2 發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀 183
7.2.1 技術(shù)的起源和發(fā)展 183
7.2.2 研究項(xiàng)目情況 184
7.2.3 智能超表面各方面研究現(xiàn)狀 194
7.2.3 研究意義 202
7.3 智能超表面的分類(lèi) 202
7.3.1 按照功能劃分 202
7.3.2 按照調(diào)控劃分 207
7.3.3 按照響應(yīng)參數(shù)劃分 209
7.4 6G中有前景的應(yīng)用 209
7.4.1 輔助通信 209
7.4.2 節(jié)約成本 213
7.4.3 非通信用途 216
7.4.4 應(yīng)用實(shí)例 218
7.5 智能超表面的硬件實(shí)現(xiàn) 220
7.5.1 基本硬件結(jié)構(gòu) 220
7.5.2 信息超材料 222
7.5.3 可調(diào)電磁單元的實(shí)現(xiàn) 224
7.5.4 控制單元的實(shí)現(xiàn) 229
7.5.5 面臨的挑戰(zhàn)及方向 234
7.6 智能超表面輔助通信 238
7.6.1 信道模型 238
7.6.2 理論性能分析 242
7.6.3 關(guān)鍵算法 250
7.7 RIS與其他技術(shù)的結(jié)合 254
7.7.1 RIS與NOMA結(jié)合 254
7.7.2 RIS與UAV結(jié)合 255
7.7.3 RIS與FD結(jié)合 258
7.7.4 RIS與THz結(jié)合 259
7.7.5 RIS與AI結(jié)合 261
7.7.6 智能表面與無(wú)線(xiàn)電能傳輸結(jié)合 263
7.7.7 智能表面與定位和傳感技術(shù)的結(jié)合 264
參考文獻(xiàn) 266
第8章 MIMO 283
8.1 超大規(guī)模MIMO 283
8.1.1 背景 284
8.1.2 硬件與架構(gòu)問(wèn)題 285
8.1.3 工作模式 288
8.1.4 一比特量化預(yù)編碼 290
8.1.5 面臨的挑戰(zhàn) 292
8.2 超大規(guī)模波束成形 294
8.3 超密集MIMO 296
8.3.1 背景 296
8.3.2 分離技術(shù) 297
8.3.3 MIMO天線(xiàn)的解耦 298
8.4 透鏡MIMO 301
8.4.1 背景 301
8.4.2 使用透鏡陣列的波束空間 302
參考文獻(xiàn) 306
第9章 無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO 312
9.1 背景 312
9.2 系統(tǒng)模型 315
9.2.1 上行鏈路訓(xùn)練 316
9.2.2 下行鏈路有效載荷數(shù)據(jù)傳輸 317
9.2.3 上行鏈路有效載荷數(shù)據(jù)傳輸 318
9.3 性能分析 318
9.3.1 Large-M分析 318
9.3.2 有限M的可達(dá)速率 319
9.4 導(dǎo)頻分配方案 321
9.4.1 效用式 322
9.4.2 可擴(kuò)展式 323
9.5 DCC選擇 324
9.6 性能比較 325
9.6.1 大規(guī)模的衰落模型 325
9.6.2 參數(shù)和設(shè)置 326
9.6.3 結(jié)果和討論 328
9.7 優(yōu)勢(shì) 333
9.8 研究挑戰(zhàn) 334
9.8.1 實(shí)用的以用戶(hù)為中心 334
9.8.2 可擴(kuò)展的功率控制 335
9.8.3 高級(jí)分布式SP 335
9.8.4 低成本組件 336
9.8.5 前程信令的量化 336
9.8.6 AP的同步 337
參考文獻(xiàn) 337
第10章 全息技術(shù) 342
10.1 全息通信 343
10.1.1 全息型通信 343
10.1.2 基于全息通信的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí) 344
10.2 6G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全息MIMO表面 345
10.2.1 HMIMOS設(shè)計(jì)模型 346
10.2.2 功能、特征和通信應(yīng)用程序 350
10.2.3 設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)與機(jī)遇 352
10.2.4 結(jié)論 353
10.3 全息MIMO信道的自由度 353
10.4 有源相控陣 355
10.5 全息波束成形 355
10.6 全息光束形成與相控陣比較 358
10.6.1 性能比較 358
10.6.2 成本比較 358
10.6.3 功率比較 359
10.6.4 尺寸和重量比較 359
10.6.5 總結(jié) 360
10.7 全息無(wú)線(xiàn)電 360
10.7.1 全息無(wú)線(xiàn)電的實(shí)現(xiàn) 361
10.7.2 全息無(wú)線(xiàn)電的信號(hào)處理 361
10.8 全息廣播 362
10.9 全息定位 363
10.9.1 全息定位的基本極限 363
10.9.2 審查的算法 364
10.9.3 未來(lái)方向 364
10.10 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施 365
參考文獻(xiàn)