紫金山实验室6G研究白皮书概览及部分英文翻译正式版.docx

紫金山实验室6G研究白皮书概览及部分英文翻译
原文：“6G研究白皮书——6G无线网络：愿景、使能技术与新应用范式”。
原文原载：紫金山实验室官网。
本文是原文的摘录整理，并对原图中的部分英文进行了翻译，以方便概览。
由紫金山实验室、东南大学移动通信国家重点实验室尤肖虎教授领衔、王承祥教授负责组织起草，联合和邀请国内外20多位资深专家学者，在《SCIENCE CHINA Information Sciences》（《中国科学：信息科学》）2021年1月发表了6G长篇综述“Towards 6G wireless communication networks: vision, enabling technologies, and new paradigm shifts”，并在此原文基础上发布了“6G研究白皮书——6G无线网络：愿景、使能技术与新应用范式”。
一、6G无线通信网络的发展背景
5G的局限性
5G将不能满足2030年之后的未来网络需求。
6G的需求及愿景
6G无线通信网络有望提供更高的频谱/能量/成本效率、更高的传输速率（Tbps 级）、10倍以上的更低时延、100倍以上的连接数密度、全自动的更高智能化水平、亚厘米级的定位精度、接近 100%的覆盖率，以及亚毫秒级的时间同步。新的空口与传输技术对于获得高频效和高能效十分必要，这包括新的波形设计、多址接入方式、信道编码方案、多天线技术，以及这些技术的有机结合。同时，需要设计新的网络架构，例如软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）、动态网络切片、基于服务的网络架构（SBA）、认知服务架构（CSA）以及无蜂窝架构等。
二、6G性能指标、应用场景和垂直行业应用示例
6G性能指标和应用场景
6G应用场景的愿景，包括：增强的三个5G应用场景，即：增强eMBB（feMBB）、增强mMTC（umMTC）、 增强uRLL(muRLLC、MBRLLC和 ERLLC)，以及其它新应用场景。
6G将支持新的应用场景，例如：
1）以人为中心的服务
2）远距离和高移动性通信
3）超低功耗通信
4）通信、计算、控制、定位和传感的融合
5）空天地海一体化网络
6）分布式AI和联邦学****应用
7）远程全息无人系统
8）生物纳米物联网。
垂直行业应用
云虚拟现实
将现有的云虚拟现实研究分为三类：注视点渲染、低时延渲染和优化渲染流水线。技术的进步将使云虚拟现实服务成为现实，更多的优化技术将使云虚拟现实服务逐渐走向盈利。
物联网工业自动化
蜂窝车联网
蜂窝车联网（C-V2X）是3GPP指定的标准化车联网解决方案，为车对车（V2V）、车对行人（V2P）、车对基础设施（V2I）和车对云（V2C）提供低时延、高可靠性和高吞吐量的通信能力。
C-V2X 有两个重要版本，即长期演进车联网（LTE-V）和新空口车联网（NR- V）。
下一代 C-V2X还需要进一步解决以下问题：
(1) 基于 ICDT 的 C-V2X体系结构和空口
(2) C-V2X技术验证和测试
(3) C-V2X的新频谱
数字孪生体域网
数字孪生体域网可以通过6G和 ICT模拟虚拟人体，可以全天候跟踪，提前预测疾病，还可以模拟虚拟人体的手术和用药，利用虚拟人体预测疗效，加快药物研发，降低成本，从而提高人类的生活质量。
高能效无线网络控制与联邦学****系统
世界正朝着大量使用数据相关性进行分析的应用这一方向迈进。一个崭新的例子是在移动设备收集的邻近数据的帮助下，与流行病如COVID-19的斗争。这些数据必须通过网络进行关联，以减缓疾病的传播。此外，对于在有不同参与者（自行车、行人、汽车、两轮车）的交叉口场景下的自动驾驶，必须将移动和固定传感器（如激光雷达和雷达）结合起来，以分布式控制方法了解情况并根据需要控制交通。
三、6G使能技术
6G 空口与传输技术
新的波形设计
(1) 现有波形综述
正交频分复用（OFDM）。
正交时间频率空间调制（OTFS）。
OTFS和大规模MIMO的结合也是今后的研究方向。
(2) 极低功率的波形设计
6G波形的一种新的设计模式可能是寻找仅需要非常低分辨率A/D转换器的调制方案，最低要求是1-bit A/D转换器。
多址接入
非正交多址接入（NOMA）。
信道编码
(1) 下一代极化码
(2) Turbo收发机下一代前向纠错
(3) 并行级联方案
(4) HARQ的多组Turbo码
(5) 串行级联方案
(6) 不规则前向纠错：外部信息传递图表