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6G关键技术能力

6G关键能力指标三可以分为性能指标和效率指标。性能指标体

现为从用户需求的角度出发，需要未来6G提供的关键性能水平。效

率指标则主要从网络运营和可持续发展需求的角度出发，提出未来6G

系统需达到的效能指标。

一是关键性能指标。6G将渗透于以人为中心的数字生活，包含办

公、消费、出行等各种区域，以物为中心的数字化城市和生产，包含

交通、医疗、工业、远程监测等行业应用领域，及消除数字鸿沟的普

遍覆盖。以室内热点、智慧城市、工厂产线、工业制造区、医院、街

道、偏远区域为代表的6G典型场景，分别具有高流量、高密度、高

移动、高精度、高智能、广覆盖等特征，将对6G网络设计和部署形

成挑战。综合考虑6G典型业务特点、部署场景特征、用户和业务分

布等特点，获得典型部署场景下的6G关键性能需求，主要包含体验

速率、峰值速率、流量密度，时延、同步和抖动，连接数密度、移动

性、可靠性、覆盖、感知/定位精度，AI服务精度等。未来6G网络需

要具备比5G更高的性能，支持Gbps至几十Gbps的用户体验速率，

每平方公里千万至上亿的连接数密度，毫秒甚至亚毫秒级的空口时延，

每平方米0.1至数十Gbps的流量密度，每小时1000Km以上的移动

性，数百乃至Tbps的峰值速率。以上指标在原有5G的基础上将实现

10至100倍的提升。此外，6G还进一步扩展了新的能力范畴，将需

要支持us级的抖动，覆盖范围也扩展至空天地海的全球覆盖，厘米

级的感知和定位精度，人工智能的服务精度和效率也将达到90%以上。

二是关键效率指标。6G需要大幅提高网络部署和运营的效率，支

撑可持续性发展。推动绿色低碳转型是全球共同目标，也是ICT产业

可持续发展的必然趋势。6G将以绿色低碳作为网络设计的基本准则，

既降低6G自身能耗，同时赋能行业低碳发展。为此，6G将在系统设

计、技术创新、产品设计、网络运维等多个环节融入节能减排理念，

助力绿色可持续发展。结合网络能耗支出和ICT技术赋能减排等因

素，预计2040年6G网络的能量效率相比2022年移动通信网络提升

约20倍。与此同时，信息技术的跨界融合和服务场景多样化对网络

可信提出新的挑战，需要从设计初始就构建一张能够满足安全泛在、

持久隐私保护、智能韧性的可信网络。可信涵盖了网络安全

（Security）、隐私（Privacy）、韧性（Resilience）、功能安全

（Safety）、可靠性（Reliability）等多个方面。可信内生即与生俱

来的可信，其可信特征与网络、业务同步产生、发展和量身定制，实

现6G网络的自我免疫、主动防御、安全自治、动态演进等能力，有

效满足不同业务场景的差异化安全需求。6G研发的过程中还需要考

虑网络的运营成本和维护成本，把低成本也作为核心设计目标之一，

构建低成本的柔性、至简、孪生自治网络。综合考虑网络性能和潜在

频谱，相比5G，预计6G频谱效率将提升1.5至3倍。

1、空口演进技术

1.1超大规模MIMO

经过十余年的发展，大规模MIMO技术在理论研究和系统设计方

面都有了显著的成果，并已在5G新空口中标准化，开始大规模商用。

6G系统在频谱效率、峰值速率等方面的要求更高，超大规模MIMO技

术是大规模MIMO技术的进一步演进升级，通过部署超大规模的天线

阵列（低频可以达到或接近1024，高频可以达到或接近8192），应

用新材料，引入新工具，可以获得更高的频谱效率、更大更灵活的网

络覆盖，更高的定位精度和能量效率。

超大规模MIMO主要有两种构造方式：集中式和分布式。集中式

超大规模MIMO主要通过引入新材料新工艺，如平面反射或透射阵列

等技术，构造具有上千单元规模的集中式天线阵列来满足超远距离覆

盖、超高频谱效率的需求。分布式超大规模MIMO结合了大规模MIMO

和分布式MIMO的技术优势，可显著提升系统频谱效率，改善边缘覆

盖。超大规模MIMO在提高定位精度以及支持垂直立体覆盖等场景也

将发挥着重要作用。分布式和集中式超大规模MIMO的关键技术主要

包括球面和非平稳信道建模、高精度信道状态信息获取、波束管理、

预处理和接收检测等。深度学习技术在超大规模MIMO技术中的波束

管理、信道压缩和反馈和链路自适应等方面目前也展现出了应用潜力。

但超大规模天线阵列的应用也面临着诸多挑战。一方