6G信道新特性与建模研究:挑战、进展与展望

作     者：张建华 王珩 张宇翔 唐盼 于力 许慧鑫 刘亚萌 刘西曼 巩汇文 田磊 Jianhua ZHANG;Heng WANG;Yuxiang ZHANG;Pan TANG;Li YU;Huixin XU;Yameng LIU;Ximan LIU;Huiwen GONG;Lei TIAN

作者机构：北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 

出 版 物：《中国科学：信息科学》 (Scientia Sinica(Informationis))

年 卷 期：2024年第54卷第5期

页      面：1114-1143页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:92167202,61925102,62201086,62101069,62201087) 国家重点研发计划(批准号:2023YFB2904803) 国家资助博士后研究人员计划(批准号:GZB20230087)资助项目 

主　　题：6G 信道测量 信道特性 信道建模 人工智能 数字孪生 通信感知一体化 超大规模MIMO 可重构智能超表面 空—天—地—海通信 

摘      要：随着第六代移动通信(the six generation,6G)的前沿研究在全球范围内陆续开展,工业界和学术界提出了多种新技术、新频段和新应用,如通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)、超大规模多输入多输出天线阵列(extra-large-scale massive multiple-input multiple-output,XLMIMO)、多频段通信、可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)和空-天-地-海通信等,旨在提供更高速率、更低时延、更广覆盖的高可靠移动通信服务.信道是移动通信系统收发端之间信号承载的媒介,其深入的传播特性发现与精确的建模对6G系统的研发、评估和优化至关重要.因此本文首先回顾了第一代到第五代移动通信的信道研究发展趋势,指出了多频段、多场景和多种新技术趋势下6G信道研究面临的挑战.随后,详细总结了6G信道新特性研究的最新进展,包括ISAC信道的共享性、XL-MIMO信道的近场和空间非平稳性、RIS信道的级联特性,以及多频段信道频率依赖性等.然后,本文提出了一种面向6G标准的扩展几何统计性信道模型,将所发现的信道新特性纳入统一建模框架,所提模型后向兼容主流的高精度5G标准模型,便于代际更迭的信道仿真器实现.最后,指出了面向6G演进的信道特性与建模方法研究有待深入的问题,并聚焦6G网络自治化的未来愿景,展望了一种基于环境感知重构和人工智能预测技术的信道数字孪生新范式.