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移动通信技术如何向后5G和6G天线系统技术演进和

近年来,跟着第五代移动通信(5G)国际标准推进和5G牌照发放,5G进入基站和终端产品测试和成熟的关键时期。与此同时,移动通信向后5G和第六代移动通信系统(6G)演进,徐徐成为学术界和财产界关注的热点领域。

为匆匆进信息与电子工程领域学术交流,提升我国天线与射频技巧水平,匆匆进我国天线系统财产成长,中国工程院信息与电子工程学部和中国通信学会联合举办第3期“信息与电子工程前沿论坛-后5G和6G天线系统技巧演进与立异”。本期论坛由中国工程院院刊Engineering和Frontiers of InformaTIon Technology & Electronic Engineering (FITEE)、西安电子科技大年夜学、天线与微波技巧重点实验室、天线系统财产同盟合营组织。

天线系统是移动通信系统的紧张组成部分,为满意后5G及6G系统中更高接入速度、更低接入时延、更广更深的通信覆盖等需求,未来天线系统迫切必要在布局设计、微波谋略、新材料利用等方面赓续演进和立异,以办理更大年夜规模、更高频段和更大年夜带宽以及更低功率和更小尺寸等寻衅,并掌握其天线传播特点及测试等方面的新措施,加速其财产利用和商业化进程。

中国工程院院士、天线系统财产同盟主席段宝岩

中国通信学会副理事长、秘书长张延川

在此背景下,中国工程院信息与电子工程前沿论坛聚焦“后5G和6G天线系统技巧演进和立异”,针对后5G和6G天线系统前沿根基理论、关键共性技巧以及财产利用等进行深入研讨。中国工程院信息与电子工程学部院士段宝岩、中国通信学会副理事长和秘书长张延川、浙江大年夜学出版社社长鲁东明教授颁发讲话。

中国科学院院士崔铁军

中国科学院院士崔铁军表示,大年夜规模天线阵列技巧以及毫米波的全频谱接入技巧可以很好的实现5G期间大年夜容量的移动通信。不过,上述两种技巧面临包括要应用大年夜量射频器件、系统繁杂度高,资源高等问题。因而若何只管即便少用射频器件、天线数目,同时削减资源,成为后5G以及6G期间的评论争论重点。为此崔铁军提出信息超材料的观点,进行空间和光阴的时空二维编码,同时调控电磁波束和电磁频谱,可以对不合频谱的波束进行调控,这样可以做多通道无线通信

澳大年夜利亚工程院院士郭英杰

澳大年夜利亚工程院院士郭英杰觉得,B5G期间,移动通信将实现从地面到太空,无缝集成。由于未来的无线通信天线必要实现低功耗、低资源、超带宽、高增益、可重构以及多波束等需求。对付此,郭英杰表示,因为其低资源和低能耗,模拟多波束天线可能会成为后5G系统的主要候选者,同时可重构的漏波天线可以孕育发生固定频率的波束扫描和多波束,别的必要更多立异的办理规划来增添获取可零丁扫描的多波束的机动性。

新加披工程院院士陈志宁

新加披工程院院士陈志宁表示,移动通信的天线技巧从1G期间的全向天线,到2G期间的平面天线,到3G期间的多频段天线,到4G期间的MIMO天线,再到5G期间的大年夜规模阵列天线以及毫米波技巧,那么以后的天线将向哪个偏向演进?陈志宁表示,未来的天线的材料势必会从天然材料转向超材料,超外面可实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化要领、传播模式等特点的机动有效调控。

东南大年夜学教授洪伟

业界都说,毫米波将成为5G期间的必经之路,今朝我国已经赞许了24.75-27.5GHz和37-42.5GHz作为实验频段。东南大年夜学教授洪伟指出,今朝基于大年夜规模MIMO的5G毫米波技巧已趋于成熟,关键技巧验证已基础完成,估计在2022年阁下开始商用。到了6G期间,毫米波将是星间链路、用户链路、馈电链路的首选宽带传输技巧。SpaceX的Starlink主要采纳了Ka和Q波段。可以肯定,毫米波技巧将是6G收集最紧张的支持技巧之一。不过受限于半导体工艺特点,在太赫兹频段,发射功率、接管机噪声系数、制造难度、资源等都是利用太赫兹必冲要破的瓶颈。

中国电子科技集团公司第14钻研所首席科学家周志鹏

中国电子科技集团公司第14钻研所首席科学家周志鹏觉得,毫米波电子系统无论在军事设置设备摆设或夷易近用电子领域,都具有广阔利用前景,跟着技巧成长,资源下降,毫米波系统将盘踞更多市场份额,以致盘踞主导职位地方。与此同时,在移动通信领域中,5G通信领域中的毫米波利用成长潜力伟大年夜,分外是在“寰宇一体化”和6G观点所提出的立体多维信息收集空间中,传统反射面系统体例的电子设备在机动性上远不如先辈相控阵系统体例,毫米波相控阵技巧在替代此类利用方面,存在较大年夜潜力。别的,跟着多功能需求的成长,通信与雷达探测技巧的交融也将进一步加深,同时,毫米波通信技巧嵌入大年夜型雷达,用于替代有线传输将成为可能。

中国信息通信科技集团有限公司陈山枝

中国信息通信科技集团有限公司陈山枝博士提到,B5G主如果陆地与卫星交融的移动通信,经由过程5G陆地移动通信与低轨卫星移动通信交融而成。B5G能够经由过程5G的低时延以及举世导航卫星技巧实现高精度定位。同时B5G将实现通信与谋略、存储的深度交融,低落时延,提升用户体验以及系统营业支撑能力。别的,B5G将实现通信与雷达的交融,实现一体化设计,从而低落资源、功耗,前进探测准确度,实现更周全的感知效果。而在6G方面,陈山枝觉得6G将交融陆地无线移动通信、中上下轨卫星移动通信以及短间隔直接通信等技巧,交融通信与谋略、导航、感知、智能等技巧,经由过程智能化移动性治理节制,建立空、天、地海泛在移动通信网,实现举世泛在覆盖的高速宽带通信。今朝中国信科正在NR-V2X,6G以及基于5G的地面和卫星综合移动通信领域开展钻研事情。

北京邮电大年夜学教授张建华

北京邮电大年夜学教授张建华表示,移动通信从1G成长到5G离不开无线信道的建模,信道钻研的意义在于确定频谱以及探索新技巧。张建华指出,3.5GHz从钻研到成为举世5G频段经历了10余年,而经由过程对垂直维空域传播特点的探索、建模和阐发,匆匆进了3D MIMO技巧从理论到利用的实现。到了6G期间更是如斯,不过因为6G无线信道数据量急剧增添,各维度跨度大年夜,建模繁杂度也会前进。为了支撑6G潜在的技巧钻研和利用,根基性的是要探索和掌握信道的特点和模型。在张建华看来,B5G/6G信道钻研应该重点倾向于太赫兹信道、工业物联网信道、空寰宇一体化信道以及智能化信道建模措施。

西安电子科技大年夜学教授刘英

西安电子科技大年夜学教授刘英指出,5G期间,物联网,人工智能,聪明城市等利用处景离不开大年夜容量的需求,同时4K/8K超高清视频,AR/VR利用的赓续涌现,使得人们对数据传输速度出现指数级增长的需求。使用MIMO技巧,能够有效前进信道容量和频谱使用率,同时不必要应用额外的频谱资本以及增添发射功率。当然在MIMO设计层面,必要满意尺寸紧凑,高隔离度,低ECC以及削减外部去耦布局应用的需求。针对这些需求,西安电子科技大年夜学提出了基于共享口径模块多天线设计,并进行了响应的理论钻研和测试验证。

清华大年夜学教授陈文华

众所周知5G期间,基站能耗大年夜不停是困扰运营商建网的一大年夜问题。清华大年夜学教授陈文华从能耗的角度,阐述了功率放大年夜器(PA)仍旧对发射器效率起主要感化,必须赓续前进匀称效率。别的,Doherty拓扑在5G大年夜规模MIMO发射器架构中仍旧具有强大年夜的潜力。同时功放模块或FEM将在5G massive MIMO中的数十个通道中盛行。而为了前进整体效率,可以斟酌权衡系统级其余效率和线性度,同时必须发现新颖的DPD线性化技巧以低落系统繁杂性和资源。

北京理工大年夜学教授胡伟

北京理工大年夜学教授胡伟东觉得,太赫兹科学和技巧可以被广泛的利用到天文不雅测、大年夜气遥感、军事利用、6G通信、汽车雷达、安然成像和生物医疗。颠末多年的成长,太赫兹通信技巧正从实验室阶段在向实际利用转型。今朝,飞行器舱内高速WLAN和高速总线、飞行器间链路及行星原位链路受到美国等蓬勃国家持续关注,太赫兹列入筹划频段。同时,太赫兹部件正向单片集成化成长,尤其是220GHz以上部件,太赫兹频段的半导体仍以GaAs和InP等第二代半导体为主。别的,蓬勃国家已经开始在更高频段(0.5THz)以上频段开展通信实验,考试测验单片系统等,通信频谱抢占日超白热化。必要指出的是,太赫兹空间通信技巧定点通信技巧状态已经趋于成熟,必要进一步办理波束自适应跟踪和捷叛变制问题。

北京邮电大年夜学教授姚远

北京邮电大年夜学教授姚远表示,毫米波和太赫兹在军事和明用方面有着广泛的用途,然则响应的在天线丈量方面寻衅重重。为此,北京邮件大年夜学自立设计和搭建的一套可事情在毫米波太赫兹频段下的收缩场天线测试系统,该测试系统可以得到实时的系统位置参数,经由过程一系列稳向、同步与校准技巧,包管测试结果的真实性和准确性。为5G毫米波以致是6G的天线丈量需求进行了技巧贮备。

北京航空航天大年夜学教授王正鹏

北京航空航天大年夜学教授王正鹏表示,5G以致是未来的B5G和6G对射频和天线提出全新的需求,也就对射频和天线丈量提出了全新的寻衅。近年来,为了满意丈量需求,国内外各大年夜厂商呈现了多种基站天线相关OTA丈量系统,各家形式不合,分手基于不合的空口丈量技巧。王正鹏先容,国外厂商产品多成完备系列和完备系统,而海内产品以单品为主,影响力较低。为此,北京航空航天大年夜学在空口丈量领域进行深入钻研,研制适用于Sub6G研发阶段平面波模拟器,研制适用于基站产线的平面波模拟器以及钻研基于球形探头墙的信道仿真情况,并取得显明成就。

5G已来,热面向未来的B5G以及6G的天线与射频技巧,在本次论坛上,各位专家学者分手给出了响应的钻研成果以及思虑,在提出前沿根基理论、关键共性技巧的同时,也是在为未来的财产利用铺路。

责任编辑;zl

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