看了这些6G原型样机，我想一觉睡到2030年
最后更新：2022-07-29 16:42:14 手机定位技术交流文章
梦晨 发自 凹非寺
量子位置 | 公共编号QbitAI
意外的是,5G尚未充分部署,而6G的新闻越来越频繁。
这次,6G的研发工作显示出比以前的状况不同——
除了大学、三家主要运营商以及华为中国-中国电信基础设施产业的合并,手机制造商的声音也越来越多地提前了时间。
在这方面,首个国内消息是Vivo于2020年10月发布6G系列,其内部6G计划预计将于2019年启动。
OPPO与米尔特的情况类似,OPPO的第一份白皮论文于2021年7月出版,米尔特则于今年6月出版。
在通信业中,传统上把最近的发展结合起来,以白皮书的形式呼吁业界达成共识,每份白皮书都代表着技术进步的一个关键点。
具体而言,每一代通讯技术的第一轮白皮书通常集中于未来视角的展望,提出和发展的初步方向和讨论。
接下来将是一个深入研究和测试验证的时期,进一步完善技术路线。
于是就在最近，vivo再次引领了新阶段进展。
除了白皮书和6G系统的总体框架之外,该公司还率先推出一系列6G核心技术原型。
它包括无线呼吸监测和目标范围测量,具有集成通信灵敏度,基于逆散射的极低电耗通信,以及四个人工智能通信的原型。
Vivo通讯研究所实验室
尽管这些原型还处于早期阶段,并且只是在实验室环境中得到验证,但它们已经传达了一个信息。
6G不仅仅是更快的5G
首先是6G技术中的通信敏感性集成。
直觉整合是无线感知和无线通信的整合,共享相同的频率和使用相同的硬件。
生体通信研究所院长秦飞介绍,通信与雷达的共同之处在于电磁波。
过去,雷达波没有信息,只感知空间物体运动所引起的电磁场变化,通信波只感知数据传输。
随着通信波频率的提高、算力的提高，经过一系列波形设计、多天线技术、通信解调算法与感知算法设计、干扰消除等技术处理，在6G中就能做到合二为一。
Vivo通讯研究所主席秦飞博士
集成感知的一个应用场景是无线呼吸监测。
由于人体呼吸时胸腔的起伏对无线信号产生的影响，接收信号的信道冲激响应也会发生周期性的变化，根据这个原理就能通过计算得到呼吸频率。
Vivo通讯研究所通讯预防股主任江大杰博士介绍了一种通讯敏感性集成的呼吸监测模型
支持呼吸监测场景的通信灵敏度集成原型模型的频率点为3.6GHz。网络信号的传输不受感知的影响。
未来,该系统可扩展到实时监测心脏跳动,并在一定范围内检测老年人是否跌倒,例如智能家庭和健康老年人,如场景,甚至不用智能手腕带。
♦通信敏感性集成-呼吸监测原型测试结果
上述场景属于6G传感器集成中的微力传感器,而粗力传感器代表目标测量距离测量速度的应用。
原型样品支持4GHz的中央频率点,400MHz的带宽,其中7 %的资源用于无线感知。
它显示了室内目标的距离和速度的实时测量,并增加了原型模型的发射功率和天线数,它也可以支持户外的UAV或车辆的距离、速度和角度测量,以便将来在智能交通和UAV监测等场景中使用。
未来,6G将允许信号在任何地方被检测。
与基于相机的视觉灵敏度相比,6G无线灵敏度不会被眼睛阻挡,避免由相机引起的个人隐私问题。
△通信感应集成-目标距离测量原型样机测试结果
随着感知集成,下一步的说法是极低电耗的通信,两者结合可以大大扩大6G的应用范围。
5G提供的高传输速率、低时延等特点促进了物联网的发展。而6G能将物联网设备的功耗进一步降低，达到uW级别，甚至零功耗。
这样,部署物体设备的互联网成本大大降低。 秦方认为,未来极低的电力消耗端口成本甚至不到人民币一元。
该终端的形状与目前的Apple AirTag相似,但6G的灵敏度、功能和应用场景将被扩展。
6G极低功耗通信中最具代表性的技术是反向散射通信（Backscatter Communication）。
△低功耗通信―backscatter反向散射原型样机
其原理是通过调节电路内部阻力来控制电路反射系数,从而改变其他设备或环境的频率信号的振幅、频率、相等,实现信号调制和传输。
在这方面,Vivo和北京交通大学共同建立了逆散验证平台,实现了数据传输速度最快的2Mbps。
极低功率通信技术在吞吐量、覆盖距离和连接性方面具有与当前技术相比的质素改善,将来将应用于更多的场景,如物流跟踪、货物发运点、智能家庭、传感器网络、环境监测等。
△低功耗通信―backscatter反向散射原型样机正在传输字母“vivo”
除了扩展应用领域外,6G还可以实现更快和更低的延迟,即使仅用于基本通信能力。
简单地说,6G通信系统将使人工智能能够服务网络,增加系统灵活性,降低业务成本。
△AI通信原型样机
现场原型试验表明,使用基于AI的DMRS(解码参考信号)信道估计,在DMRS资源成本比非AI编程降低一半的情况下,可以实现较低的误区率(BLER)和更高的吞吐量。
如果更多的人工智能模块用于通信,6G系统的性能可以以更多的方式改进,以支持未来应用,从没入VR、全频交互、实时遥控、甚至元宇宙等。
人工智能通信样本测试结果
目前展示的四个原型,虽然只有室内验证,预计将来将用于更多和更广泛的现实场景。
那么,这个未来什么时候来呢?
根据电信业的发展规则,大约每10年一个技术就演化成一个代号,即G在4G和5G中的意义,代表代号。
根据当前行业预期,6G将在2030年推出。
真想睡到2030年
这些6G的初步结果现在可以看到,其中大部分已经在2019-2020年开发,提前10年。
现在谈论6G已经太早了, 因为5G还没有完全实现?
这个问题的答案可以从通信技术的发展史中找到。
以历史为指南:为什么提前学习?
我们现在使用的移动通信技术始于1947年贝尔实验室提出的移动网络技术。
细胞网络建议在网络覆盖的大量区域内分隔几个细胞,并在每个细胞内设立一个基地站。
这意味着端口设备可以与最新的基地站通信,而不增加传输功率,从而使端口可缩小。
在1970年代和1980年代,随着集成电路等产业的迅速发展,这一想法终于成为现实,1G时代由摩托罗拉的“大兄弟”代表。
随着通信需求的增长,数字信号被模拟信号所取代的2G时代很快被分成两个主要技术集群,GSM和CDMA。
CDMA理论上具有较高的系统容量,但开发起来更困难,最终第一个SMS服务GSM迅速进入市场。
在当时的无线通信领域,除了高宽带外,大多数玩家都集中在GSM上。
高通看好CDMA的长期价值，尽管开发周期长、成本高，也一直在坚持布局和推广并积累了大量的专利，形成垄断地位。
在3G时代,尽管通信技术分为三个主要标准,但它基于CDMA,使得高速通信成为整个时代领先的行业。
以下的故事大多类似:4G的概念于2002年诞生,2009年首次商业使用;5G技术的基础于2008年出现,2019年首次商业使用。
这些故事告诉我们,虽然通信技术回报很大,但长期研发也意味着需要提前10年部署6G。
但掌握技术并不意味着在通讯行业取得成功。
回到通信的本质上,信息的发送者和接收者需要“说同一种语言”。
为了 促进 全世界 的 通讯, 需要 统一 的 标准 。
国际上,负责标准制定和维护的组织被称为3GPP(3rd Generation Partnership Project)。
3GPP成立于1998年,最初的目标是为第三代移动通信系统制定标准,至今仍在继续。
在4G时代,因为每个公司都想绕过公路专利垄断,在3GPP系统下聚类,主导了4G LTE标准。
LTE由多国企业参与制定，避免了一家独大的状况而渐渐成为主流，击败了高通主推的UMB和英特尔主推的WiMax，一统江湖。
3GPP本身也在不断扩大,到2017年将有超过500个成员在40多个国家。
在5G时代,3GPP的影响进一步突出。3GPP定义了5G的三个应用,最终的3GPP标准成为联合国附属国际电信联盟(ITU)唯一认可的通用标准。
3GPP采用协作协商机制,吸引了整个电信行业,包括互联网公司、汽车制造商甚至非传统电信。
在这种局面下，网络运营商、基础设施制造商、芯片制造商、终端制造商或应用制造商,为了在未来的6G时代取得地位,我们必须继续在国际合作中进行投资和扩大影响力。在不断磋商和摩擦中,把自己放在6G计划中作为行业共识的一部分。
总体而言,许多手机巨头在10年前先开发了6G并不奇怪,但现在是时候了。
当今6G行业的共识是什么?
各代通讯技术的发展,纵向技术在前代的基础上得到改进,横向技术也与同一时期的其他技术协同发展。
因此,要真正理解6G,你必须从5G开始。
如上所述,3GPP组织为5G定义了三个场景,即eMBB(增强移动宽带)、URLLC(高可靠性和低延迟通信)和mMTC(大规模机型通信)。
它是大规模机器式通信的场景,它将移动通信从基于人类的信息消费到IoT和工业应用扩展。
但与此同时，根据中国科学院院刊发表的《6G移动网络架构的六大特征》，5G也遇到了成本高、基站能耗高，以及与3G/4G网络的互操作带来运维复杂的挑战。
为了解决这些问题,5G逐渐引入了网络芯片、智能负载和人工智能维度等新手段。
但这些措施是5G外部“补救”的一部分,它们带来的效率提高远远低于预期,并不能完全解决这个问题。
因此,未来的6G网络一方面将满足2030年后应用的需要,如浸入XR、全频交互、智能交通、元宇宙等,并且将超过5G在速度、时间延迟、带宽等方面。
另一方面,它也满足了需要、天生的智力、天生的计算能力等特点的灵活调整。
这一行业共识也反映在 vivo 的最新白皮书 6G 服务 、 能力和能源技术中。
基于In vivo的观点,6G将通过超强通信、基本信息和融合计算的三个服务构建一个自由连接的物理-数字融合世界。
为此,必须与电信公司、半导体研究公司、终端制造商、应用制造商和其他行业合作,探讨具体实现途径。
道理虽是如此，但提前整整10年去预研一项技术，对一个企业来说都是巨大的投入，也是必须要考虑的风险。
vivo能下定这样的决心搞6G研发，与其在2020年定立的“成为联接人与数字世界的桥梁”这一目标不无关系。
具体到6G上，vivo通信研究院院长秦飞认为，6G终端将成为“联接物理世界和数字世界的桥梁”。
我们不设置6G研发的预算上限,而是认识到某物的价值和它的价值。
从这一角度来看,Vivo在商业成功后继续投资于手机技术,从商业模式创新转变为技术创新,并为更多的企业提供解决未来挑战的途径。
更重要的是,中国科技企业在积累多年的商业模式创新后,终于有机会进入技术创新周期的开端,有机会投资,有勇气向前迈进,具有领导下代基本技术标准的潜力。
参考链接：
[1]https://www.3gpp.org
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/E4XsKOBSV_LNGkK7zVC0sw
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