紫光展銳提出未來6G空口“一體多翼”的技術體系概念

在6G架構/系統設計中，紫光展銳提出了未來6G空口“一體多翼”的技術體系概念，即“Big-Lite Multi-RAT”。本文將詳細對該技術體系展開介紹。

“一體多翼”技術體系通過 “體”（Big RAT）和“翼”（Lite RAT）的有機結合，共同滿足6G各種場景下的不同需求，旨在為業界提供滿足未來6G多差異化應用場景的解決方案思路，助推6G創新發展及統一生態加速構建。

在ITU最新發布的關于6G框架和整體目標的建議書Rec. ITU-R M.2160中，給出了六大應用場景和十五大關鍵能力指標維度，相比于4G/5G，6G新增的感知和AI等相關場景和能力，已經超出傳統通信技術范疇。

目前，紫光展銳已圍繞重點領域開展6G基礎研究、核心關鍵技術攻關和標準化工作，并將廣泛地參與業界討論，推進相關研究，攜手合作伙伴共促6G未來商用成功。

“不止于通信”將是6G網絡的核心主題，未來的6G系統，一方面需要兼顧不同場景下多樣化的一般需求，另一方面也要滿足某些特定場景下的極致需求，這為6G系統的設計帶來了新的機遇與挑戰。未來6G將是由“大而全”的“體”和“小而精”的“翼”共同構筑的“一體多翼”技術體系，即“Big-Lite Multi-RAT1”，通過“體”（Big RAT）和“翼”（Lite RAT）的有機結合，共同滿足6G各種場景下的不同需求，為業界提供滿足未來6G多差異化應用場景的解決方案思路，助推6G創新發展及統一生態加速構建。

圖 1 6G場景及能力的擴展

（左：應用場景；右：能力需求）

回溯移動通信技術的演變

移動通信經過40年左右的發展，從1G/2G的語音業務，到3G/4G的個人互聯網業務，再到5G的萬物互聯、賦能千行百業，其能力和承載的社會責任已取得了長足的進展。

圖 2 移動通信發展歷程

然而，每一代移動通信的演進，都是圍繞著“通信”能力開展，技術框架也比較簡單，其中較為革命性的變革是在2G時引入了分組交換（PS）以適應個人互聯網的需求，并在后續不斷演進。

隨著社會及科技的發展，5G提出了包含eMBB、URLLC和mMTC在內的三大應用場景，5G的初始技術框架是“1+1”的模式，采用NB-IoT和eMTC技術滿足mMTC場景，用NR技術滿足eMBB和URLLC場景，并沿著這兩條路線不斷演進。NR技術以eMBB場景為基礎，針對URLLC等場景逐步進行優化，疊加新特性，實現新功能，通過靈活的網絡配置，滿足不同的業務需求，構成了一套“大而全”的5G協議。但這種模式也存在一定弊端，比如網絡調度復雜性增加、行業應用成本居高不下、部分極致需求難以滿足等。

圖 3 5G框架：“1+1”模式

“一體多翼”的技術理念與潛在技術方向

隨著“不止于通信”的需求在6G中占有更加顯著的位置，為滿足6G各種場景下的不同需求，對6G的設計理念做出一些革命性變革就顯得尤為重要。

“Big RAT”作為“一體多翼”中的“體”，以傳統移動通信服務為主要出發點，構建一個大體量的無線空口技術方案，采用靈活的配置，滿足各種各樣的差異化需求?！癇ig RAT”是基于5G NR的“進化體”，滿足6G大部分應用中的場景需求。

圖 5 “Big RAT”的潛在發展路徑

“Lite RAT”是“一體多翼”中的“翼”，可以采用全新的技術理念和框架，面向具有極端需求的服務，構建輕量化的無線空口技術方案。不同的“Lite RAT”有著明顯差異的技術特性，“Lite RAT”的數量多寡取決于6G具體KPI指標，且可能隨著6G不同的版本逐步引入。我們認為，有以下五種潛在技術方向：

超高頻段的獨立RAT

太赫茲和可見光等超高頻段可提供豐富的頻譜資源，有望助力實現6G Tbps的通信速率，并支撐極致畫質和多維度感官信息所需的海量多媒體數據流的傳輸，從而打造真正意義上的身臨其境。

圖 6 超高頻段的獨立RAT

極簡化高可靠性的獨立RAT

將核心網的部分功能集成到RAN2中，可以減少RAN與核心網之間的交互，從而顯著減少相關流程的完成時間；通過壓縮和簡化RAN L2協議棧以適應具有極端要求的特定應用場景，而不是沿用當前5G無線協議棧的通用化和分層設計，這可以減少功能冗余和處理過程復雜度；考慮新的信道編碼和調制方案，以抵抗各種干擾，在較低頻段引入更大的SCS、更小的調度粒度及更嚴格的HARQ3定時以進一步降低時延。

圖 7 極簡化、高可靠性的獨立RAT

海量連接的獨立RAT

在6G時代，RedCap/eRedCap和NB-IoT/eMTC會繼續演進以支持更多的應用場景。如RedCap的定位增強滿足工業或日常定位需求，基于NB-IoT/eMTC的非地面網絡可以大幅提升物聯網設備的覆蓋。與此同時，生產生活中還需要引入全新的設計（無源物聯網/環境物聯網）來滿足一些新的或極致場景要求，如極小的設備尺寸、極低的復雜度和功耗、極惡劣的環境（如高壓，高溫），無法供電或更換電池等。

圖 8 海量連接的獨立RAT

具有感知能力的獨立RAT

獨立的感知RAT可以針對感知需求設計獨立的感知波形。例如，直接引入雷達領域常見的脈沖波形或者FMCW等波形。此外，還可以考慮針對感知信號進行獨立的功控設計，一方面可以滿足感知功能的需求，另一方面還可以控制網絡系統中感知-感知、感知-通信之間相互的干擾。

針對一些高精度感知業務（如手勢識別，成像等），還可以考慮分配更大的頻域帶寬資源或引入只用于感知功能的獨立帶寬資源來規避其他系統的干擾。

基于AI的獨立RAT

基于AI的獨立空口重點設計雙邊AI，這種設計將帶來更多好處：首先，雙邊AI設計可以出色地適應收發器硬件和信道環境，提升系統性能，比如非線性功率放大器，器件造成的相位偏移和噪聲，高多普勒信道環境。另外，雙邊AI可以實現多模塊聯合設計、甚至更徹底的端到端設計，如語義通信可以將信源信道進行聯合設計。在一些特殊場景中，例如在工業互聯網、智能交通等領域可以帶來很好的性能。

圖 10 雙邊AI的三個階段

6G終端的可行性實現方案

在我們看來，SoC和Chiplet方案將共同支持6G終端的多RATlet方案，架構的選擇取決于使用場景、選擇的空口類型、半導體工藝能力、面積和功耗要求等。例如，從使用場景的角度來看，SoC集成AP可用于較為常見且通用場景的RATlet，而Chiplet可以用于特定場景的RATlet。需要注意的是，單個RATlet不必對應于單個Chiplet，芯片中應該部署的空口類型需要根據空口實現的復雜性進行綜合評估。

移動通信網絡的發展是一個漫長而復雜的過程，在從理論到落地的過程中，需要各方參與者提前在技術、應用、商業模式等生態系統各個環節、不同視角評估和權衡，共同推進技術標準化工作。

審核編輯：劉清