6G已經在來的路上了

　　2. 空間復用技術

　　Rosenworcel表示6G將使用“空間復用技術”，6G基站將可同時接入數百個甚至數千個無線連接，其容量將可達到5G基站的1000倍。

　　前面說到6G將要使用的是太赫茲頻段，雖然這種高頻段頻率資源豐富，系統容量大。但是使用高頻率載波的移動通信系統要面臨改善覆蓋和減少干擾的嚴峻挑戰。

　　當信號的頻率超過10GHz時，其主要的傳播方式就不再是衍射。對于非視距傳播鏈路來說，反射和散射才是主要的信號傳播方式。同時，頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。這些因素都會大大增加信號覆蓋的難度。

　　不止是6G，處于毫米波段的5G也是如此。而5G則是通過Massive MIMO和波束賦形這兩個關鍵技術來解決此類問題的。

　　我們的手機信號連接的是運營商基站，更準確一點，是基站上的天線。Massive MIMO技術說起來挺簡單，它其實就是通過增加發射天線和接收天線的數量，即設計一個多天線陣列，來補償高頻路徑上的損耗。

　　在MIMO多副天線的配置下可以提高傳輸數據數量，而這用到的便是空間復用技術。在發射端，高速率的數據流被分割為多個較低速率的子數據流，不同的子數據流在不同的發射天線上在相同頻段上發射出去。由于發射端與接收端的天線陣列之間的空域子信道足夠不同，接收機能夠區分出這些并行的子數據流，而不需付出額外的頻率或者時間資源。

　　這種技術的好處就是，它能夠在不占用額外帶寬、消耗額外發射功率的情況下增加信道容量，提高頻譜利用率。

　　不過，MIMO的多天線陣列會使大部分發射能量聚集在一個非常窄的區域。也就是說，天線數量越多，波束寬度越窄。這一點的有利之處在于，不同的波束之間、不同的用戶之間的干擾會比較少，因為不同的波束都有各自的聚焦區域，這些區域都非常小，彼此之間不怎么有交集。

　　但是它也帶來了另外一個問題：基站發出的窄波束不是360度全方向的，該如何保證波束能覆蓋到基站周圍任意一個方向上的用戶?這時候，便是波束賦形技術大顯神通的時候了。

　　簡單來說，波束賦形技術就是通過復雜的算法對波束進行管理和控制，使之變得像“聚光燈”一樣。這些“聚光燈”可以找到手機都聚集在哪里，然后更為聚焦地對其進行信號覆蓋。

　　5G采用的是MIMO技術提高頻譜利用率。而6G所處的頻段更高，MIMO未來的進一步發展很有可能成為6G提供關鍵的技術支持。

　　3. 動態頻譜共享+區塊鏈

　　Rosenworcel提到，美國現有的頻譜分配(拍賣)方式將難以勝任6G時代“對于頻譜資源的高效利用”這一訴求，6G要采用“頻譜共享”的方式。她還指出還可采用更智能、分布更強的動態頻譜共享接入技術，那就是“基于區塊鏈的動態頻譜共享”。

　　所謂的頻譜拍賣是指授權用戶規劃某一頻段，對外進行公開拍賣，以公開競價的方式，將該頻段的使用權轉讓給最高應價者使用。目前頻譜拍賣廣泛采用的地區和國家主要集中在歐洲和美國。我國不同于絕大多數國家，采取的是分配而非拍賣的方式來進行頻譜管理工作。也因此，我國的政府監管部門在移動通信產業發展中處于非常核心的位置。

　　頻譜拍賣的分配方式之所以難以勝任6G時代“對于頻譜資源的高效利用”這一訴求，是因為它存在授權用戶獨占頻段而造成頻譜閑置、利用不充分等問題。對于無線電頻譜這種稀缺性的戰略資源，此方式顯然不適合迎接萬物智聯時代的到來，甚至極有可能阻礙整個社會推動創新。

　　為了合理配置頻譜資源，使其得到高效充分的利用，美國FCC于2015年開展推動了動態頻譜共享，在3.5GHz上推出CBRS(公眾無線寬帶服務)，通過集中的頻譜訪問數據庫系統來動態管理不同類型的無線流量，以提高頻譜使用效率。簡單來講，就是某一使用者不用的話，其他使用者可以接入使用，這樣不僅能有效減少資源浪費，也可減少擁塞的問題(這有點像共享單車一樣)。

　　CBRS引進了三層式頻譜接取架構(SAS)。SAS分為三層：第一層用戶是該頻段的執照持有者，如軍用雷達等。這層用戶擁有最高優先級，它們將受到最高級別的保護，免受其它層級接入用戶的干擾;第二層是已支付授權費的用戶，享有免受第三層接入用戶干擾的保護;第三層是任何人都可以使用，優先級最低，不受任何干擾保護。

　　SAS負責協調現有用戶和新用戶間的頻譜接入，保護較高層用戶免受低層用戶的影響，并優化CBRS頻段內所有用戶可用頻譜的有效使用。這就達到了動態共享頻段、按需使用的效果，頻譜的使用率無疑會大大提高。

　　CBRS極具創造性、高效性和前瞻性，對未來6G的發展具有非同尋常的意義。