6G無線通信新征程：跨越人聯、物聯，邁向萬物智聯 6G: The Next Horizon: From Connected People and Things to Connected Intelligence

童文 

博士，華為無線CTO，華為5G首席科學家，華為Fellow，IEEE Fellow，
加拿大工程院院士，曾獲IEEE通信學會傑出行業領袖獎、費森登獎章。

朱佩英 

博士，華為無線研究領域高級副總裁，華為Fellow，IEEE Fellow，加拿大工程院院士。

貢獻人員列表
推薦序：憧憬6G，共同定義6G
譯者序
前言
第一部分 簡介
第1章2030年及以後的移動通信  2
1.1移動通信的演進  2
1.2關鍵驅動力  3
1.3總體願景  8
1.3.1關鍵技術趨勢  12
1.3.2典型應用場景  16
1.3.3關鍵性能指標的預期目標  18
1.4本書結構  20
參考文獻  21

第二部分 應用場景及目標KPI
第2章 以人為中心的極致沉浸式體驗  24
2.1極致的沉浸式雲VR  24
2.1.1傳輸時延要求  25
2.1.2吞吐率要求  28
2.1.3極致VR需求總結  28
2.2觸覺與多感官通信  29
2.2.1高動態環境下的遠程操控  30
2.2.2高動態遠程操控的主要要求  31
2.3裸眼3D全息顯示  31
2.3.1裸眼3D顯示簡介  32
2.3.2裸眼3D圖像重建技術  32
2.3.3分辨率和時延要求  32
2.3.4裸眼3D顯示的傳輸速率要求  33
參考文獻  33

第3章 感知、定位與成像  35
3.1高精度定位  35
3.1.1定位  36
3.1.2相對定位  37
3.1.3語義定位  37
3.2同步成像、製圖與定位  38
3.2.1同步定位與製圖  38
3.2.2室內成像與製圖  39
3.2.3室外成像與製圖  39
3.3人類感知增強  40
3.3.1超越人眼：超高分辨率  40
3.3.2超越人眼：見所未見  41
3.3.3超越人眼：譜識別  41
3.4手勢和動作識別  42
3.4.1非接觸式控制：大動作識別  42
3.4.2非接觸式控制：微動作識別  43
參考文獻  44

第4章 全功能工業4.0及其演進  45
4.1未來工廠  46
4.2動作控制  47
4.3機器人群組協同  48
4.4從智能協作機器人到電子人  48
參考文獻  49

第5章 智慧城市與智慧生活  50
5.1智慧交通  50
5.2智慧樓宇  51
5.3智慧醫療  52
5.4 UAV使能智能服務  53
參考文獻  55

第6章 移動服務全球覆蓋  56
6.1未連接區域的無線寬帶接入  57
6.1.1偏遠地區的移動寬帶  57
6.1.2移動平台的無線寬帶  58
6.1.3應急通信與救災  58
6.2延伸到未覆蓋地區的廣域物聯網業務  59
6.3高精度定位與導航  59
6.4實時地球觀測與保護  60
參考文獻  61

第7章 分佈式機器學習與互聯AI  62
7.1 AI增強的6G業務與運維  63
7.1.1 AI增強的網絡性能  63
7.1.2 AI增強的網絡運維  64
7.2 6G使能的AI業務  64
7.2.1 6G協同智能和實時控制  64
7.2.2 6G實現大規模智能  65
參考文獻  66

第二部分小結  66
第三部分 理論基礎
第8章 原生AI和機器學習的理論基礎  71
8.1 AI基礎理論  71
8.1.1定義  71
8.1.2機器學習分類  72
8.1.3 DNN信息論原理  74
8.1.4 DNN實現  76
8.2分佈式AI理論  77
8.3動態貝葉斯網絡理論  79
參考文獻  83

第9章 大容量和大連接的理論基礎  85
9.1電磁信息論  85
9.2大規模通信理論  88
參考文獻  91

第10章 未來機器類通信的理論基礎  96
10.1語義通信理論  96
10.2超分辨率理論  99
參考文獻  101

第11章 高能效系統理論基礎  103
11.1能量有效的通信與計算理論  103
11.2綠色AI理論  104
參考文獻  106

第三部分小結  107
第四部分 新元素
第12章 新頻譜  110
12.1 2020年前全球5G頻譜分配  111
12.2 6G頻譜需求  112
12.3中頻段仍是實現廣覆蓋最經濟的方式  113
12.4毫米波頻段在6G時代逐漸成熟  115
12.5太赫茲頻段為感知和通信開闢了新的可能性  117
參考文獻  119

第13章 新信道  121
13.1 6G信道建模新要求  121
13.2 6G信道測量  124
13.2.1新頻譜下的信道測量  124
13.2.2新場景的信道測量  126
參考文獻  127

第14章 新材料  129
14.1矽的發展歷程  129
14.2異構III-V材料平台  130
14.3可重構材料  130
14.4光子晶體  131
14.5光伏材料與光電探測器  132
14.6等離子體材料  132
參考文獻  133

第15章 新天線  136
15.1光電導透鏡天線  136
15.2反射陣列和發射陣列  137
15.3超表面  138
15.4納米光電探測器  139
15.5片上天線和封裝天線  139
15.6軌道角動量  140
參考文獻  141

第16章 太赫茲技術  143
16.1太赫茲器件  143
16.1.1電子方法  144
16.1.2混合方法和光子方法  148
16.2太赫茲系統  148
16.2.1太赫茲通信系統  149
16.2.2太赫茲成像和感知系統  150
16.3挑戰  151
參考文獻  152

第17章 後摩爾定律時代的計算  159
17.1後摩爾定律時代  159
17.2神經形態計算  160
17.3量子計算  161
17.4新計算架構  162
參考文獻  163

第18章 新終端  165
18.1未來的移動終端設備  165
18.2未來的腦機接口  169
18.3全新的可穿戴設備  171
參考文獻  172

第四部分小結  173
第五部分 6G空口設計使能技術
第19章 智能空口框架  179
19.1背景與動機  179
19.2技術現狀  179
19.2.1 NR頻譜利用與能效  180
19.2.2物理層AI/ML  180
19.2.3 MAC層AI/ML  182
19.3設計展望和研究方向  182
19.3.1 AI使能個性化空口  183
19.3.2端到端AI鏈路設計及遺留問題  188
參考文獻  189

第20章 地面與非地面一體化通信  192
20.1背景與動機  192
20.2現有方案  193
20.3設計展望和研究方向  195
20.3.1一體化多層網絡  195
20.3.2增強型非地面通信  198
參考文獻  200

第21章 通感一體化  202
21.1背景與動機  202
21.2現有方案  203
21.3設計展望和研究方向  205
21.3.1 ISAC系統設計  205
21.3.2無線感知設計與算法  209
參考文獻  212

第22章 新型波形和調製方式  215
22.1背景與動機  215
22.2現有方案  216
22.2.1多載波波形  216
22.2.2單載波波形  221
22.2.3調製方式  223
22.2.4感知波形  223
22.3設計展望和研究方向  224
參考文獻  226

第23章 新型編碼  230
23.1背景與動機  230
23.2信道編碼方案  231
23.2.1背景  231
23.2.2 6G信道編碼的目標KPI  231
23.2.3 6G信道編碼的設計原則  233
23.3信源信道聯合編碼  236
23.3.1研究背景  236
23.3.2基於機器學習的JSCC  237
23.3.3 6G JSCC的設計原則  238
23.4物理層網絡編碼  239
23.4.1背景  239
23.4.2 6G物理層網絡編碼的設計原則  240
參考文獻  241

第24章 新型多址接入  247
24.1背景與動機  247
24.2現有方案  248
24.2.1正交多址接入  248
24.2.2非正交多址接入  249
24.2.3免授權MA  253
24.3設計展望和研究方向  255
24.3.1大容量URLLC業務MA  255
24.3.2極低成本、極低功耗設備MA  255
24.3.3超大連接MA  256
24.3.4魯棒波束賦形MA  256
24.3.5 AI輔助MA  257
參考文獻  257

第25章 超大規模MIMO  260
25.1背景與動機  260
25.2現有方案  260
25.2.1 FR1上的MIMO技術  261
25.2.2 FR2上的MIMO技術  261
25.2.3協作式MIMO  262
25.3新興MIMO技術  264
25.3.1太赫茲MIMO  264
25.3.2可重構智能表面  265
25.3.3超大孔徑天線陣列  266
25.3.4 AI輔助MIMO  267
25.3.5其他MIMO技術  268
25.4設計展望和研究方向  271
25.4.1感知輔助MIMO  271
25.4.2可控無線信道及網絡拓撲  272
25.4.3 FR2和太赫茲MIMO  273
25.4.4超大孔徑陣列  274
25.4.5 AI使能MIMO  275
參考文獻  276

第26章 超級側行鏈路與接入鏈路融合通信  283
26.1背景與動機  283
26.2現有方案  285
26.3設計展望和研究方向  286
26.3.1超級側行鏈路使能技術  286
26.3.2超級側行鏈路與接入鏈路融合設計  287
參考文獻  288

第五部分小結  289
第六部分 6G網絡架構
設計的新特性
第27章 網絡AI架構技術  295
27.1背景  295
27.2設計要點和原則  296
27.2.1關鍵需求  296
27.2.2關鍵挑戰  297
27.3架構特點  297
27.3.1整體設計範圍  297
27.3.2面向任務的通信  299
27.3.3邊緣計算與通信的深度融合  301
27.3.4 AI業務運營管理  302
參考文獻  303

第28章 以用戶為中心的架構技術  304
28.1背景  304
28.2設計要點和原則  305
28.2.1吸取現有網絡的經驗教訓  305
28.2.2關鍵要求  306
28.3架構特點  309
28.3.1以用戶為中心設計的去中心化架構  309
28.3.2物理世界和數字世界的融合  311
28.3.3數字資產管理  313
參考文獻  314

第29章 原生可信  315
29.1可信的背景  315
29.1.1從哲學到社會  315
29.1.2從社會到產業  315
29.2複雜的通信可信  316
29.3可信設計規則  318
29.3.1原則  318
29.3.2目標  319
29.4可信技術  320
29.4.1多模信任模型  320
29.4.2分佈式賬本技術  321
29.4.3後量子加密  323
29.4.4自主安全  323
參考文獻  324

第30章 數據治理架構技術  327
30.1背景  327
30.2設計要點和原則  327
30.3架構特點  329
30.3.1獨立數據面  329
30.3.2數據治理的多方角色  330
30.3.3數據資源  330
30.3.4數據收集  331
30.3.5數據分析  331
30.3.6數據脫敏  332
參考文獻  333

第31章 多方協作生態系統架構技術  334
31.1背景  334
31.2設計要點和原則  335
31.3架構特點  336
31.3.1分佈式賬本技術  336
31.3.2多方協作平台  338
31.3.3身份管理  338
31.3.4數據管理  339
31.3.5網絡控制  341
31.3.6運營與業務支撐  342
參考文獻  343

第32章 非地面網絡融合架構技術  344
32.1背景  344
32.2設計要點和原則  346
32.2.1衛星星座  347
32.2.2全球範圍低時延  348
32.2.3連接配置  348
32.2.4多業務能力  349
32.3架構特點  349
32.3.1時延  349
32.3.2連接模型  354
32.3.3空間路由  355
32.3.4運行、管理和維護  356
參考文獻  357

第六部分小結  357
第七部分 總結和未來工作
第33章6G生態系統及路線圖  360
33.1 6G研究項目與生態  360
33.1.1 ITU-R工作  360
33.1.2區域活動  360
33.1.3業界和學術界觀點  362
33.2面向2030年的路線圖  364
參考文獻  365
術語表  368