6G近场技术白皮书.pdf

上传者：9*****
时间：2024/05/13
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6G近场技术白皮书。随着 5G 无线网络商业化的加速推进，对 6G 无线网络的前瞻性研究亦随之加强。在此背景下，6G 网络被设定了比前代无线网络更宏伟的目标和更高的性能标准。现有的无线通信网络（1G 至 5G）主要利用 6GHz 以下的频谱，受波长限制，这些网络通常配备较小规模的天线阵列。由于低维天线阵列和较低频率的结合，无线近场通信范围通常受限于数米甚至数厘米。然而，为满足未来 6G 网络的需求及技术本身的演进，将会采用更大的天线孔径和更高频段（如新中频、毫米波、太赫兹等），这使得近场特性尤为显著。新兴技术如智能超表面（RIS）、超大规模 MIMO、可移动天线、无蜂窝网络（Cell-free）等技术的引入，使得近场场景在未来无线网络中更加普遍。从空间资源利用的角度来看，传统无线通信系统虽已充分利用远场空间资源，但对近场空间资源的进一步探索预计将为无线通信系统带来新的物理空间维度。近场通信技术因其在实现 6G 网络更高数据速率、高精度感知及物联网无线传能等方面的潜在作用而受到关注。

近场技术领域的研究显示，由于电磁波传播特性的变化，不再能简单地视为平面波，而需被视为球面波。这引入了诸如空间非平稳性、波束分裂、三极化、倏逝波等新电磁效应。因此，许多传统通信算法在 6G 近场场景下性能下降，或无法充分利用新特性。本文从电磁理论的近场定义出发，深入分析了近场电磁效应的根源及其对现有通信系统的影响，并总结了近场效应对通信系统设计和性能的影响，特别是通信自由度和通信容量两大核心指标。信道特性和模型的深入了解对通信系统设计至关重要，因此，本文从信道测量和建模的角度介绍了近场信道的研究，并探讨了信道估计、波束形成、码本设计等近场传输技术。同时，本文还涉及近场技术与其他领域技术的融合，如定位、无线传能、物理层安全等。本文旨在全面系统地梳理近场技术，期望对其研究的发展起到促进作用。