四大原型机曝光、发布白皮书:vivo 6G研发按下“加速键”
通信产业网|2022-07-27 23:25:58
作者:党博文来源:通信产业网

【通信产业网讯】(记者 党博文)移动通信十年一代,面向2030,6G的愿景与研发已在路上。

7月27日, vivo通信研究院正式面向全球发布《6G服务、能力与使能技术》白皮书,分享其在6G领域研究上取得的最新进展。同时,vivo还首次对外系统公开6G原型机的实验情况。

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vivo通信研究院院长秦飞表示,对于6G技术,目前行业还处在凝聚共识、做大蛋糕的阶段,而vivo作为全球领先的终端公司,希望能及时与大家分享研发成果以促进共识的达成,作为通信行业的一员,参与到6G技术研发、标准制定中来。

8项使能技术“绘制”6G愿景

2020年10月,vivo通信研究院先后发布了《数字生活2030+》和《6G愿景、需求与挑战》两本白皮书,提出了构建自由连接的物理与数字融合世界的6G愿景。其中,《数字生活 2030+》通过大量的具体用例,描绘了面向 2030 年及以后 6G时代数字化生活的美好场景。《6G愿景、需求与挑战》初步分析了为实现这些场景,6G系统的技术愿景、需求,以及面临的挑战。而相比前两本白皮书,2022版白皮书进一步提出6G服务、能力与使能技术的最新成果和初步观点,持续为行业6G发展添砖加瓦。

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从1G到4G,移动通信系统都围绕着信息的传输,以通信容量更大、速率更快、时延更小为最主要目标,约十年一代的节奏不断演进。面向2030,人们将追求更加美好的数字化生活,产业数字化升级将极大的提升生产效率,数字化社会治理将给我们带来更加和谐美丽的社会环境。因此,界定6G系统提供服务尤为重要。

秦飞指出,6G做为未来物理与数字融合世界的基础网络与信息底座,将提供超强通信,融合计算以及基础信息服务。白皮书进一步阐述了6G提供通信、信息、计算服务的技术逻辑和商业逻辑,并基于服务体系,给出了6G系统总体框架,用于指导6G端到端系统设计。

具体来看,6G超强通信、基础信息和融合计算三大基础服务将衍生出丰富多彩的各类服务用例,比如沉浸式XR、全息呈现、自动驾驶、无线感知、元宇宙等,它们分别关联着一项或多项基础服务。

为指导6G技术选型和系统设计以实现这些服务,vivo通信研究院将6G能力划分为性能和效率两类指标。通过对6G各项服务能力指标的定义描述和参数说明,可以看出,相比5G,6G服务的多样性和6G系统的可扩展性十分突出。以超强通信为例,eMBB 2.0、URLLC 2.0、mMTC 2.0三个子场景分别对应5G三大应用场景的进一步性能提升与服务升级。除此之外,6G将提供基于超强通信、基础信息和融合计算服务的能力边界范围内的更多柔性场景。

而在使能技术方面,6G在性能上的提升和服务上的扩展对使能技术提出了新的需求,白皮书中介绍了系统功能框架、移动算网融合、通信感知一体化、智能内生系统、数据功能与数据面、极低功耗通信、MIMO演进、可重构智能表面(RIS)技术、新波形等8项使能技术。

其中,系统功能框架上,与6G服务相匹配,现有接入管理、移动性管理、会话管理、策略控制、用户面数据传输等通信功能需随之增强;同时需引入感知功能、计算功能和数据功能等新网络功能,以实现通感融合、移动算网融合、跨域数据交互和智能内生。从资源集角度,6G 将增加计算服务所需的计算资源和存储资源,并进一步扩展三大服务所需的频谱资源和有线传输网络资源,支持资源的动态管理与调度以满足系统柔性的需求。

移动算网融合聚焦6G系统内通信功能与计算功能的融合,为有算力需求的用户提供融合计算服务,包括常规计算和 AI 类的计算服务。6G 系统可通过统筹计算时延和通信时延来更好地支持计算数据传输,实现二者的实时动态适配。

通信感知一体化是6G系统提供基础信息服务的重要使能技术。通过感知获取的信道环境相关信息,也可以辅助通信系统进行信道估计、波束管理等,提升通信系统的性能。

智能内生系统上,近年来,AI 在计算机领域的图像识别、自然语言处理,机器人领域的运动控制、轨迹规划等多个方向获得了巨大的成功。若将AI 技术应用于通信系统中,需要结合通信系统的需求和AI 技术的优势,去解锁具体的用例。

数据是6G 超强通信、基础信息和融合计算三大服务的公共需求。数据功能是通信感知一体化、智能内生系统和移动算网融合等使能技术的支撑技术。数据功能需要有效地满足多种服务的要求。

极低功耗通信具有低成本、低功率、大连接的特征,是泛在万物互联的使能技术。相比于现有 5G IoT 设备,6G 极低功耗通信设备部署成本将更低;功耗进一步降低,达到微瓦级别,甚至零功耗;功能进一步增强,除了支持百米传输百Kbps 数据速率的通信功能之外还将支持感知或定位的功能,从而使能物理世界和数字世界的互联互通。

MIMO 演进技术上,多天线技术与 OFDM 技术的融合提高了 5G 通信系统性能。6G 系统不仅需要实现更高数据速率、更高的频率和能量效率,还要关注特定区域的用户体验,

例如小区边缘的覆盖性能和热点超密集区域的通信性能。6G 多天线技术的演进主要方向包括更大规模的尤其是面向更高频段的集中式 MIMO 技术,和包括 cell free MIMO 组网技术在内的超大规模的分布式 MIMO 技术。

可重构智能表面技术是一种低成本、低功耗、可灵活部署的硬件技术。RIS 设备通过独立的控制每个RIS单元中的可变器件(例如可变电容、PIN 二极管等),实现对 RIS 单元反射信号或者透射信号的电磁参数(例如,幅度、相位、极化方向等)的调控。大量 RIS 器件单元调控后的反射信号或透射信号互相叠加,在宏观上形成所需的空间波束,从而实现对电磁环境的操控。RIS 技术与无线通信系统融合可以进一步提升无线通信系统的灵活性和传输效率。

最后在新波形上,目前业界提出的新型波形技术主要可分为以下几类。一类是现 NR 协议中使用的CP-OFDM波形的演进,初衷是为了克服OFDM的子带/子载波间干扰问题,其代表波形主要有f-OFDM(滤波正交频分复用),W-OFDM(加窗正交频分复用),UFMC(通用滤波多载波),GFDM(广义频分复用)等。还有一类波形是基于QAM调制技术,例如FBMC-OQAM(偏移正交幅度调制的滤波器组多载波),FBMC-QAM,WCC-FBMC-OQAM(加权循环卷积偏移正交幅度调制的滤波器组多载波)6G 服务、能力与使能技术,其目的是大幅度降低 OFDM 的带外泄露,同时比前述基于滤波的技术复杂度更低。此外,MC-FTN(多载波超奈奎斯特)通过引入载波间干扰或符号间干扰以及相应的非线性接收机算法来进一步提升频谱效率。

研发“硬核”突破:四大原型机首次亮相

此次,vivo首次开放移动通信实验室。vivo通信研究院通信预研组总监姜大洁向媒体展示介绍了通信感知一体化的呼吸监测、通信感知一体化的目标测距测速、基于反向散射的极低功耗通信和AI通信四项技术的原型机。据了解,这是vivo首次对外系统公开6G原型机的实验情况。

通信感知一体化-目标测距测速原型样机.jpeg

通信感知一体化-目标测距测速原型样机的测试结果.jpeg

通信感知一体化,是6G系统提供基础信息服务的重要使能技术,典型的感知用例分为粗粒度感知和细粒度感知两类。此次vivo公开的两个通感一体化原型机分别展示了粗粒度感知中的目标测距测速以及细粒度感知中的呼吸监测。其中,支持目标测距测速的原型样机是一个基于收发天线隔离的自发自收系统,中心频点4GHz,带宽400MHz。用于无线感知的资源开销是7%。展示的功能是室内目标的实时测距和测速。该原型样机的发射功率和天线数目增加后,可以支持更远距离的目标测距测速,例如支持室外的无人机或车辆的测距、测速和测角,赋能未来的智慧交通和无人机监测等场景。

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通信感知一体化-呼吸监测原型样机的测试结果.jpeg

支持呼吸监测场景的通信感知一体化原型样机,频点是3.6GHz。现场可以看到,由于人体呼吸的胸腔起伏对无线信号的影响,接收信号的信道冲激响应会发生周期性的变化,从而可以根据信道冲激响应来计算得到呼吸频率。据介绍,通感一体化技术在进行无线感知的同时,通信业务是不中断的,预计未来能够用于智能家居、健康医护等多种场景。

低功耗通信- backscatter反向散射原型样机.jpeg

低功耗通信-backscatter反向散射原型样机的测试结果.jpeg

极低功耗通信具有低成本、低功率、大连接的特征,是泛在万物互联的使能技术。反向散射通信(Backscatter Communication)是其中最具代表性的技术,其原理是通过调节其内部阻抗来控制电路的反射系数,从而改变来自其它设备或者环境中的射频信号的幅度、频率、相位等,实现信号调制与发送。此外,极低功耗通信还包括低功耗接收技术、能量捕获技术等。现场,姜大洁介绍了vivo与北京交通大学共同搭建的反向散射验证平台以及实现的最高数据速率(2Mbps),并表示该技术未来可用于物流跟踪、货物盘点、智能家居、传感器网络、环境监测等场景。

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AI通信原型样机的测试结果.jpeg

在6G通信系统中,AI主要可以用来解决无法准确建模、不易获得闭式解或没有闭式解、多个相关模块联合优化的问题。综合来说,6G将会是一个智能内生系统,让AI服务于网络,提高网络与空口效率,提升系统灵活性,降低运维成本。现场原型机的测试显示,使用基于AI的DMRS(解调参考信号)信道估计,在DMRS资源开销降低一半的条件下也能获得比非AI方案更低的误块率(BLER)和更高的吞吐量。

目前展示的四个原型样机虽然都只在室内验证,但未来有望用于更多更广的真实生活场景,vivo通信研究院也将持续投入研发。作为全球领先的科技企业,vivo一直关注通信产业前沿技术的演进和标准制定,是行业发展的引领者和积极推动者。早在2019年,vivo便成立了6G研究团队,聚焦信息消费终端领域,围绕消费者数字化生活的需求,对6G前沿技术进行梳理、预研和验证。

vivo通信研究院院长秦飞表示,6G关键技术的研发仍处于初期阶段,vivo通信研究院将继续细化6G场景用例和技术指标,深入开展6G潜在技术研究和试验验证,为全球统一的6G技术标准制定贡献力量。

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责任编辑:党博文

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