作者為：Yu-Han Chang 博士

當5G毫米波尚未起飛時，6G研究已經開始。但究竟什么是6G，哪些是值得關注的新興領域？

本文將提供6G的高層次概述，包括6G頻率、技術發展趨勢和值得注意的6G應用。本文分享的信息來自IDTechEx的最新研究報告《6G市場2023-2043：技術、趨勢、預測、玩家》。這份報告為這一新興領域提供了重要的洞察力和商業前景。

IDTechEx 報告“2023-2043 年 6G 市場：技術、趨勢、預測、參與者”中的重點報道領域。資料來源：IDTechEx

頻率很重要

這篇文章從最基本的層面開始 - 頻段。在5G中，6GHz以下（3.5-6GHz）和毫米波（mmWave，24-100GHz）頻段是所覆蓋頻譜中的兩個新頻段。在6G中，考慮的頻率范圍包括7至20GHz頻段、W波段（75-110GHz以上）、D波段（110GHz至175GHz）、275GHz和300GHz之間的頻段以及THz范圍（0.3-10THz）?？紤]7-20GHz之間的頻段是因為需要覆蓋，以實現眾多6G用例的移動和 "在路上 "應用。W和D頻段對6G接入和Xhaul（如前傳、回傳）網絡都有意義。要考慮滿足兩種服務的目標的解決方案。截至2022年9月，全球頻譜分配不超過275GHz。然而，275-450 GHz范圍內的頻段已被確定用于實施陸地移動和固定服務應用，以及275-1000 GHz范圍內的無線電天文學和地球探測衛星服務和空間研究服務。

6G頻譜部署戰略概述。請注意，盡管根據定義，太赫茲頻段從300GHz到10THz，但電信專業人士發現將超過100GHz的應用歸為太赫茲通信更為簡單。

6G的承諾和挑戰是什么？

通過利用太赫茲頻段的大帶寬，6G有望實現1 Tbps的數據速率。然而，要實現這一速率是非常具有挑戰性的，因為需要一個大的連續帶寬，但在現實中，可用于的帶寬是有限的，并被分割在不同的頻段上。另一個方面是，頻譜效率與檢測所需的信噪比（SNR）進行了直接的權衡。要求的信噪比越高，由于高頻率下的傳輸功率限制以及增加的噪聲，各自的范圍就越短。作為一個例子，三星最先進的D波段相位陣列發射器原型目前展示了120米的最遠移動距離，但只達到了2.3Gbps。其他小組展示了更高的數據率，但空中旅行距離只有厘米級。

為了進一步改善鏈路范圍以及提高數據速率，在設計6G無線電時需要考慮幾個要求。例如，選擇適當的半導體來提高鏈路范圍是至關重要的，挑選具有小介電常數和譚氏損耗的低損耗材料來防止大量的傳輸損耗。為了進一步降低傳輸損耗，需要采取新的封裝策略，將射頻元件與天線緊密結合。然而，人們必須記住，隨著設備變得越來越緊湊，電源和熱管理變得更加關鍵。

除了設備設計，網絡部署策略也是一個關鍵的研究領域，以解決NLOS和功率消耗的挑戰。例如，正在研究建立一個異構的智能電磁（EM）環境，利用廣泛的技術，如可重新配置的智能表面（RIS）或中繼器。

6G應用

6G與前幾代通信的一個重大變化是，它現在將包括非地面網絡，這是6G的一個關鍵發展項目，使傳統的2D網絡架構在3D空間發揮作用。低空平臺（LAPs）、高空平臺（HAPs）、無人駕駛飛行器（UAVs）和衛星是非地面網絡（NTNs）的例子。中國在2020年11月發送了世界上第一顆6G衛星。今年，華為利用LEO（低地球軌道）衛星測試了NTN 6G網絡。這一領域越來越多的活動表明，NTN網絡肯定會成為一個關鍵的發展趨勢。

盡管有通信，6G也有望進入傳感、成像、無線認知和精確定位的世界。去年，蘋果為其太赫茲傳感器技術申請了專利，用于iDevice的氣體傳感和成像。華為也測試了幾個綜合傳感和通信（ISAC）的原型。還有許多研究和試驗正在進行中，以充分利用6G太赫茲頻段的潛力。