高格局超前佈署 - 6G網路原理精解

在過去的四十年中，行動網路已經更新了五代，從1G到萬物互聯的5G，行動通訊不僅深刻影響了人們的生活方式，更成為社會經濟數位化和資訊化水準加速提升的新引擎。1G使用模擬技術，帶來了公用和商業可用的蜂巢網路，並提供語音通訊。2G主要使用數位技術，除了語音服務，還可以提供資料傳送服務。3G能夠實現多樣化的多媒體技術。4G提供了更快的上網速率，傳輸高品質的圖型與視訊。5G實現了高速率、低延遲和大寬頻連線，開啟了萬物互聯的新時代。

隨著5G的商業部署，世界各國對6G的研究也開始步入軌道。按照行動通訊產業“使用一代、建設一代、研發一代”的發展節奏，業界預期2030年左右商用6G，各國家及組織也紛紛展開了關於6G的研究。預計在未來十年，6G網路將得到蓬勃發展。不同於5G的人—機—物互聯，6G將實現巨量機器之間的連接。空天地海一體化的網路將實現通訊的全球覆蓋，解決偏遠地區的通訊問題；智慧化的引入進一步實現了自動化系統，真正減少了人類在各行各業的參與；綠色節能網路的應用也應對了全球功耗增加與資源缺乏的問題，對實現全球可持續發展非常重要。此外，6G將頻帶擴充到更高頻段，在解決頻譜缺乏問題的同時，為人們帶來極致的資料速率體驗。6G網路將是行動通訊的變革性發展，帶來更高的系統容量、更快的資料速率、更低的延遲、更可靠的安全性和更優的服務品質。

5G技術在日益豐富的應用需求面前逐漸顯現出不足。這些複雜應用的性能指標對即將到來的6G關鍵技術提出了挑戰：一方面，6G將延續5G中已有的技術並進一步增強，如機器學習、全雙工、MIMO、非正交多址等；另一方面，一些新技術也將成為6G的潛在使能技術，如邊緣智慧、RIS、太赫茲通訊和軌道角動量技術等。目前，6G尚處於研發初期，關鍵技術的研究進展將決定6G的實現速度。

本書共10章。第1章介紹了6G研究的概況，包括發展願景、驅動力、垂直服務與各國研究現狀。第2章介紹了6G的使用案例與性能指標。第3章介紹了6G通訊的頻譜。第4章介紹了6G面臨的挑戰與潛在關鍵技術。第5章介紹了基礎傳輸技術編碼調解波形。第6章～第10章介紹了空間資源利用技術，包括OAM、RIS、大規模MIMO、無蜂巢MIMO與全息技術。

參與本書撰寫的團隊來自北京郵電大學資訊與通訊工程學院，感謝撰寫過程中王晨晨、趙東升、梁藝源、冀思偉、段高明、李培德、楊立、張靜、劉昊翔、孫宇澤、張翀羽、何智斌、閆嘯天等同學的支持。

由於作者的知識視野存在一定的局限性，書中可能存在不全面之處，請讀者們與同行批評指正。

在過去的四十年中，行動網路已經更新了五代，從1G到萬物互聯的5G，行動通訊不僅深刻影響了人們的生活方式，更成為社會經濟數位化和資訊化水準加速提升的新引擎。1G使用模擬技術，帶來了公用和商業可用的蜂巢網路，並提供語音通訊。2G主要使用數位技術，除了語音服務，還可以提供資料傳送服務。3G能夠實現多樣化的多媒體技術。4G提供了更快的上網速率，傳輸高品質的圖型與視訊。5G實現了高速率、低延遲和大寬頻連線，開啟了萬物互聯的新時代。

隨著5G的商業部署，世界各國對6G的研究也開始步入軌道。按照行動通訊產業“使用一代、建設一...

第1章 概述
1.1 歷史回顧
1.2 6G發展驅動力
1.3 6G整體願景
1.4 6G未來垂直服務
1.5 全球6G研究進展

第2章 6G使用案例與指標
2.1 6G服務的演進
2.2 6G使用案例
2.3 6G的指標
2.4 小結

第3章 6G全頻譜通訊
3.1 行動通訊頻譜的演變
3.2 6G頻譜定義與特點
3.3 6G頻譜新使用案例
3.4 6G頻譜面臨的挑戰

第4章 6G面臨的主要挑戰與使能技術
4.1 6G面臨的主要挑戰
4.2 6G關鍵使能技術

第5章 編碼、調解與波形
5.1 編碼
5.2 調解
5.3 波形設計
5.4 FTN傳輸技術

第6章 OAM
6.1 OAM技術的基本原理及發展
6.2 OAM波束的產生
6.3 OAM的接收
6.4 基於UCA的OAM通訊系統
6.5 基於OAM的多模傳輸與多徑傳輸
6.6 OAM技術與其他技術的結合
6.7 OAM技術面臨的挑戰
6.8 小結

第7章 智慧超表面
7.1 智慧超表面簡介
7.2 發展歷史和研究現狀
7.3 智慧超表面的分類
7.4 6G中有前景的應用
7.5 智慧超表面的硬體實現
7.6 智慧超表面輔助通訊
7.7 RIS與其他技術的結合

第8章 MIMO
8.1 超大規模MIMO
8.2 超大規模波束成形
8.3 超密集MIMO
8.4 透鏡MIMO

第9章 無蜂巢大規模MIMO
9.1 背景
9.2 系統模型
9.3 性能分析
9.4 導頻分配方案
9.5 DCC選擇
9.6 性能比較
9.7 優勢
9.8 研究挑戰

第10章 全息技術
10.1 全息通訊
10.2 6G無線網路的全息MIMO表面
10.3 全息MIMO通道的自由度 353
10.4 主動相控陣
10.5 全息波束成形
10.6 全息光束形成與相控陣比較
10.7 全息無線電
10.8 全息廣播
10.9 全息定位
10.10 關鍵基礎設施

第1章 概述
1.1 歷史回顧
1.2 6G發展驅動力
1.3 6G整體願景
1.4 6G未來垂直服務
1.5 全球6G研究進展

第2章 6G使用案例與指標
2.1 6G服務的演進
2.2 6G使用案例
2.3 6G的指標
2.4 小結

第3章 6G全頻譜通訊
3.1 行動通訊頻譜的演變
3.2 6G頻譜定義與特點
3.3 6G頻譜新使用案例
3.4 6G頻譜面臨的挑戰

第4章 6G面臨的主要挑戰與使能技術
4.1 6G面臨的主要挑戰
4.2 6G關鍵使能技術

第5章 編碼、調解與波形
5.1 編碼
5.2 調解
5.3 波形設計
5.4 FTN傳輸技術

第6章 OAM
6.1 OAM技術...