6G时代移动通信技术挑战及突破方向

  ICC讯 12月12日下午消息，2022中国移动全球合作伙伴大会“信息通信重大前沿科技创新论坛”上，华为无线CTO兼5G首席科学家童文博士发表了《应用基础设施研究方向与思考兼议未来十年移动通信根技术创新》的演讲，深入剖析了6G时代移动通信技术所面临的危机和突破的方向。

  “6G不仅仅是一个断代技术，它的诞生将对我们未来每个人的生活和工作产生深刻影响。”他谈到，“比尔·盖茨曾说过，人们往往过高地估计未来3到5年的技术发展，相反，人们往往会过低地估计未来10到20年的技术发展。这是因为10到20年的时间窗足以孕育产业和市场断裂式的技术原创，对于6G我们应该有对原创的断裂式技术的追求和勇气。”

  首先，首先经过70多年的发展，香农理论的时代已经结束，通信理论的探索将进入“后香农理论”的全新阶段。在这个阶段需要重新审视智能通信的度量——不是度量信息而是度量意图，通信的本体将是推理和决策的目的而非比特。

  童文指出，基于深度学习理论和实践的重大进展，突破口是图灵机对信息的可计算性进一步前进和发展为神经网络对信息的意义和意图的可学习性。因此通过计算，可以把通信提升到效能和效益的层次上，这样在万物互联的世界里重新定义机器与机器的通信，而成为6G通信的新基础核心基石。

  其次，移动通信回归到通信载体的无线电波传播的原理上。承载信息比特只是无线电波传播的其中一个特性，无线电波在物理世界的传播有更为复杂的效应，如反射、折射甚至绕射，对于这些传播特性进行信号处理，就可以构建物理世界的数字孪生，这个过程是自动的、实时的。

  运营商可以基于数字孪生的资产，提供各种各样新的增值服务，从这个视角可以对宝贵的频谱资源使用进行重新规划，也就是低频段重连接、轻感知，高频段重感知、弱连接;另一方面，网络基础设施提供广域的感知，移动终端提供局域细节的感知，获得成像。这个应用基础理论的突破将是6G无线技术的一个断代的标志。

  第三，移动通信技术不仅有十年一代的规律，而且有隔代技术下沉到终端手机的特性。如3G时代基站1T2R、在4G时代手机成了1T2R，又如4G时代2T4R的基站技术成了5G时代终端上的技术。

  5G的64T64R技术在6G时代将成为终端无线天线技术，也就是说64T64将成为6G终端的Massive MIMO的标准配置。童文强调，在10GHz到13GHz的厘米波频段是部署6G广域覆盖网的首选和最佳频段，厘米波的稀疏MIMO技术的突破是6G无线技术的标志。

  第四，移动通信技术不仅有十年一代的规律，而且有两代一次的业务平台演进。1G/2G是语音时代，3G/4G是移动互联网时代，5G/6G是万物互联、万物智联的时代。更进一步，移动通信网络在GSM时代已成为全球最大的面向消费者的toC业务平台;同时，移动通信网络平台也是将上一代的toB专业业务和服务转型为和普及成面向消费者的toC业务。

  如同2G将大哥大普及成人手一机、4G将上网业务普及成移动互联网，6G将把数字世界带给每一个人，将把为专业应用创造的元宇宙带给每一个人，将把专业运用的机器人个人助力服务带给每一个人。

  第五，半导体两大定律，即摩尔定律和登纳德缩放定律的终结，将带来计算技术的转型，业界应思考云化和虚拟化技术在2030到2050年的未来。

  过去40年的以通用处理器技术取代其他技术的时代将会结束，计算产业将向特定预计算DSA的方向发展，这将对6G时代网算一体化的架构产生深远影响，特别是DSA架构在市场的成功要求深刻理解行业和具备专业知识。

  最后，童文还指出了6G根技术的两大瓶颈，即机器学习的算力需求与摩尔定律失效的矛盾、高效功率放大器与半导体三五族材料短板的矛盾。

  高性能的深度学习训练对算力的要求按照每年4次方幂次的多项式的复杂度增长，远远快于摩尔定律，而高性能的深度学习是提供高价值AI服务的基础。对于毫米波和太赫兹的覆盖组网，还有待于射频技术、特别是功放技术的突破，功放效率不仅要达到低频水平，输出功率还要远远大于低频功率，因为毫米波太赫兹的传播损耗更大。

  伴随5G的高速发展与日益普及，对于6G的探索与研究也被产业链各方提上了日程，但唯有找准方向才能有的放矢，也才能让围绕于此的努力更有价值。童文此次的发言无疑从理论到技术到应用的各个方面，为移动通信技术未来发展明确了方向和道路，一定程度上为6G时代的到来奠定了基础。