内容简介

随着5G商用部署的稳步推进，6G的研究正在如火如荼地展开。目前业界已经对6G的场景与需求进行了研究与探讨，并初步达成共识，认为6G将实现数字孪生、智能泛在的愿景，在峰值速率、时延、连接密度、可靠、频谱效率和定位能力等方面将远超5G，给人们的生活和出行带来的体验。本书为上、下两册，上册共10章。第1章介绍了6G研究的概况括发展愿景、驱动力、垂直服务与各国研究现状，第2章介绍了6G用例与能指标，第3章介绍了6G通信的频谱，第4章介绍了6G面临的挑战与潜在关键技术，第5章介绍了编码、调制与波形，第6～10章介绍了空间资源利用技术括OAM、RIS、MIMO、Cell-Free与全息技术。本书对6G潜在关键技术进行了详细介绍，可供在无线通信、计算机科学等相关领域开展6G关键技术研究的学术界、教育界、产业界等相关人员阅读、参考。

目录

第1章 概述 11.1 历史回顾 11.1.1 从蒸汽时代到互联网时代 11.1.2 1G到5G的发展 21.2 6G发展驱动力 51.2.1 5G的限制 51.2.2 宏观驱动力 61.3 6体愿景 81.4 6G未来垂直服务 91.4.1 面向2030年的工业4.0+的服务 91.4.2 面向2030年的移动运输服务 101.4.3 面向2030年的电子健康服务 111.4.4 面向2030年的金融服务 111.5 全球6G研究进展 111.5.1 6G标准化组织 111.5.2 各国进展 13参考文献 16第2章 6G用例与指标 182.1 6G服务的演进 182.2 6G用例 202.2.1 全息通信 212.2.2 沉浸式XR 222.2.3 触觉网络 232.2.4 数字孪生 242.2.5 工业4.0+ 252.2.6 互联机器人自主系统 302.2.7 智能运输系统 312.2.8 无人机技术 312.2.9 新型智慧城市群 322.2.10 智能 322.2.11 无线脑机交互 332.2.12 全球连接和集成网络 332.3 6G的指标 342.3.1 数据传输速率 362.3.2 超低延迟 362.3.3 极高的可靠 372.3.4 定位能力 372.3.5 覆盖能力 372.3.6 频谱效率 382.3.7 能量效率 382.3.8 计算能 392.3.9 能力 392.4 小结 40参考文献 40第3章 6G全频谱通信 433.1 移动通信频谱的演变 433.1.1 从1G到5G：移动通信频谱发展 433.1.2 全频谱通信驱动力 453.2 6G频谱定义与特点 463.2.1 6G频谱定义 463.2.2 不同频段的特点 483.3 6G频谱新用例 523.3.1 长距离回程 533.3.2 传感网络 533.3.3 联合雷达通信应用 543.3.4 自动汽车驾驶 553.3.5 智能建筑与智能城市 553.3.6 无线认知 563.3.7 定位 563.4 6G频谱面临的挑战 573.4.1 无线电硬件 573.4.2 多频段共存 573.4.3 传播损耗 583.4.4 频谱管理 59参考文献 59第4章 6G面临的主要挑战与使能技术 634.1 6G面临的主要挑战 634.1.1 高精度信道建模 634.1.2 能传输 644.1.3 网络全覆盖 654.1.4 网络异构约束 664.1.5 海量数据通信 674.1.6 新频谱利用 674.1.7 联合管理 684.1.8 耗绿色通信 684.1.9 数据与通信 694.1.10 终端能力 694.2 6G关键使能技术 694.2.1 基础传输技术 704.2.2 空间资源利用技术 704.2.3 频谱利用技术 724.2.4 人工智能辅助的通信 734.2.5 应用层技术 74参考文献 75第5章 编码、调制与波形 785.1 编码 795.1.1 Polar码 805.1.2 Turbo码 845.1.3 LDPC码 875.1.4 Spinal码 945.1.5 物理层网络编码 955.1.6 算法及有关方案 975.2 调制 1045.2.1 6G中的调制 1045.2.2 索引调制 1045.2.3 OTFS技术 1105.2.4 高阶APSK调制 1195.2.5 过零调制及连续相位调制 1215.2.6 信号整形 1255.2.7 降低PAPR 1255.3 波形设计 1255.3.1 多载波波形 1265.3.2 单载波波形 1305.4 FTN传输技术 1375.4.1 FTN传输技术的原理 1375.4.2 6G中的FTN 138参考文献 141第6章 OAM 1456.1 OAM技术的基本原理及发展 1466.1.1 OAM理论基础 1466.1.2 OAM技术在无线通信中的发展 1486.2 OAM波束的产生 1516.2.1 常规OAM产生方法 1516.2.2 超表面技术 1526.2.3 其他生成方法 1536.3 OAM的接收 1546.3.1 单点接收法 1556.3.2 全空域共轴接收法 1556.3.3 部分接收法 1566.3.4 其他接收方法 1566.4 基于UCA的OAM通信系统 1576.4.1 模型简介 1576.4.2 信道模型 1586.4.3 通信系统能分析 1596.4.4 非理想条件分析 1626.5 基于OAM的多模传输与多径传输 1646.5.1 多模态OAM复用 1646.5.2 OAM信道的多径效应 1646.6 OAM技术与其他技术的结合 1656.6.1 OAM与MIMO结合 1656.6.2 OAM与OFDM结合 1686.7 OAM技术面临的挑战 1696.7.1 非对准情况下OAM的传输 1696.7.2 OAM发散角的或消除 1706.7.3 OAM-MIMO的天线拓扑研究 1706.7.4 OAM模态选择 1716.7.5 OAM应用场景的选择 1716.8 小结 172参考文献 172第7章 智能超表面 1787.1 智能超表面简介 1787.1.1 智能表面基本原理 1787.1.2 相关概念和名词含义 1797.2 发展历史和研究现状 1837.2.1 技术的起源和发展 1837.2.2 研究项目情况 1847.2.3 智能超表面各方面研究现状 1947.2.3 研究意义 2027.3 智能超表面的分类 2027.3.1 按能划分 2027.3.2 按照调控划分 2077.3.3 按照响应参数划分 2097.4 6G中有前景的应用 2097.4.1 辅助通信 2097.4.2 节约成本 2137.4.3 非通信用途 2167.4.4 应用实例 2187.5 智能超表面的硬件实现 2207.5.1 基本硬件结构 2207.5.2 信息超材料 2227.5.3 可调电磁单元的实现 2247.5.4 控制单元的实现 2297.5.5 面临的挑战及方向 2347.6 智能超表面辅助通信 2387.6.1 信道模型 2387.6.2 理论能分析 2427.6.3 关键算法 2507.7 RIS与其他技术的结合 2547.7.1 RIS与NOMA结合 2547.7.2 RIS与UAV结合 2557.7.3 RIS与FD结合 2587.7.4 RIS与THz结合 2597.7.5 RIS与AI结合 2617.7.6 智能表面与无线电能传输结合 2637.7.7 智能表面与定位和传感技术的结合 264参考文献 266第8章 MIMO 2838.1 超大规模MIMO 2838.1.1 背景 2848.1.2 硬件与架构问题 2858.1.3 工作模式 2888.1.4 一比特量化预编码 2908.1.5 面临的挑战 2928.2 超大规模波束成形 2948.3 超密集MIMO 2968.3.1 背景 2968.3.2 分离技术 2978.3.3 MIMO天线的解耦 2988.4 透镜MIMO 3018.4.1 背景 3018.4.2 使用透镜阵列的波束空间 302参考文献 306第9章 无蜂窝大规模MIMO 3129.1 背景 3129.2 系统模型 3159.2.1 上行链路训练 3169.2.2 下行链路有效载荷数据传输 3179.2.3 上行链路有效载荷数据传输 3189.3 能分析 3189.3.1 Large-M分析 3189.3.2 有限M的可达速率 3199.4 导频分配方案 3219.4.1 效用式 3229.4.2 可扩展式 3239.5 DCC选择 3249.6 能比较 3259.6.1 大规模的衰落模型 3259.6.2 参数和设置 3269.6.3 结果和讨论 3289.7 优势 3339.8 研究挑战 3349.8.1 实用的以用户为中心 3349.8.2 可扩展率控制 3359.8.3 分布式SP 3359.8.4 低成本组件 3369.8.5 前程信令的量化 3369.8.6 AP的同步 337参考文献 337第10章 全息技术 34210.1 全息通信 34310.1.1 全息型通信 34310.1.2 基于全息通信的扩展现实 34410.2 6G无线网络的全息MIMO表面 34510.2.1 HMIMOS设计模型 34610.2.2 能、特征和通信应用程序 35010.2.3 设计挑战与机遇 35210.2.4 结论 35310.3 全息MIMO信道的自由度 35310.4 有源相控阵 35510.5 全息波束成形 35510.6 全息光束形成与相控阵比较 35810.6.1 能比较 35810.6.2 成本比较 35810.6.3 率比较 35910.6.4 尺和重量比较 35910.6.5 结 36010.7 全息无线电 36010.7.1 全息无线电的实现 36110.7.2 全息无线电的信号处理 36110.8 全息广播 36210.9 全息定位 36310.9.1 全息定位的基本极限 36310.9.2 审查的算法 36410.9.3 未来方向 36410.10 关键基础设施 365参考文献