6G無線通訊新征程：跨越人聯、物聯,邁向萬物智聯

本書是關於6G無線網路的前沿系統性著作，展現了萬物智慧時代的6G總體願景，闡述了6G的驅動因素、關鍵能力、應用場景、關鍵性能指標，以及相關的技術創新。6G創新包含以人為中心的沉浸式通信、感知、定位、成像、分散式機器學習、互聯AI、基於智慧聯接的後工業4.0、智慧城市與智慧生活，以及用於3D全球無線覆蓋的超級星座衛星等技術。

本書還介紹了新的空口和組網技術、通信感知一體化技術，以及地面與非地面一體化網路技術，並探討了用以實現互聯AI、以使用者為中心的網路、原生可信等功能的新型網路架構。本書可作為學術界和業內人士在B5G移動通信（Beyond5G）方面的基礎書目。

貢獻人員列表
推薦序：憧憬6G，共同定義6G
譯者序
前言

第一部分 簡介
第1章 2030年及以後的移動通信 2
1.1 移動通信的演進 2
1.2 關鍵驅動力 3
1.3 總體願景 8
1.3.1 關鍵技術趨勢 12
1.3.2 典型應用場景 16
1.3.3 關鍵性能指標的預期目標 18
1.4 本書結構 20
參考文獻 21

第二部分 應用場景及目標KPI
第2章 以人為中心的極致沉浸式體驗 24
2.1 極致的沉浸式雲VR 24
2.1.1 傳輸時延要求 25
2.1.2 吞吐率要求 28
2.1.3 極致VR需求總結 28
2.2 觸覺與多感官通信 29
2.2.1 高動態環境下的遠端操控 30
2.2.2 高動態遠端操控的主要要求 31
2.3 裸眼3D全息顯示 31
2.3.1 裸眼3D顯示簡介 32
2.3.2 裸眼3D圖像重建技術 32
2.3.3 解析度和時延要求 32
2.3.4 裸眼3D顯示的傳輸速率要求 33
參考文獻 33
第3章 感知、定位與成像 35
3.1 高精度定位 35
3.1.1 絕對定位 36
3.1.2 相對定位 37
3.1.3 語義定位 37
3.2 同步成像、製圖與定位 38
3.2.1 同步定位與製圖 38
3.2.2 室內成像與製圖 39
3.2.3 室外成像與製圖 39
3.3 人類感知增強 40
3.3.1 超越人眼：超高解析度 40
3.3.2 超越人眼：見所未見 41
3.3.3 超越人眼：譜識別 41
3.4 手勢和動作識別 42
3.4.1 非接觸式控制：大動作識別 42
3.4.2 非接觸式控制：微動作識別 43
參考文獻 44
第4章 全功能工業4.0及其演進 45
4.1 未來工廠 46
4.2 動作控制 47
4.3 機器人群組協同 48
4.4 從智慧協作機器人到電子人 48
參考文獻 49
第5章 智慧城市與智慧生活 50
5.1 智慧交通 50
5.2 智慧樓宇 51
5.3 智慧醫療 52
5.4 UAV使能智慧服務 53
參考文獻 55
第6章 移動服務全球覆蓋 56
6.1 未連接區域的無線寬頻接入 57
6.1.1 偏遠地區的移動寬頻 57
6.1.2 移動平臺的無線寬頻 58
6.1.3 應急通信與救災 58
6.2 延伸到未覆蓋地區的廣域物聯網業務 59
6.3 高精度定位與導航 59
6.4 即時地球觀測與保護 60
參考文獻 61
第7章 分散式機器學習與互聯AI 62
7.1 AI增強的6G業務與運維 63
7.1.1 AI增強的網路性能 63
7.1.2 AI增強的網路運維 64
7.2 6G使能的AI業務 64
7.2.1 6G協同智慧和即時控制 64
7.2.2 6G實現大規模智慧 65
參考文獻 66
第二部分小結 66

第三部分 理論基礎
第8章 原生AI和機器學習的理論基礎 71
8.1 AI基礎理論 71
8.1.1 定義 71
8.1.2 機器學習分類 72
8.1.3 DNN資訊理論原理 74
8.1.4 DNN實現 76
8.2 分散式AI理論 77
8.3 動態貝葉斯網路理論 79
參考文獻 83
第9章 大容量和大連接的理論基礎 85
9.1 電磁資訊理論 85
9.2 大規模通信理論 88
參考文獻 91
第10章 未來機器類通信的理論基礎 96
10.1 語義通信理論 96
10.2 超解析度理論 99
參考文獻 101
第11章 高能效系統理論基礎 103
11.1 能量有效的通信與計算理論 103
11.2 綠色AI理論 104
參考文獻 106
第三部分小結 107

第四部分 新元素
第12章 新頻譜 110
12.1 2020年前全球5G頻譜分配 111
12.2 6G頻譜需求 112
12.3 中頻段仍是實現廣覆蓋最經濟的方式 113
12.4 毫米波頻段在6G時代逐漸成熟 115
12.5 太赫茲頻段為感知和通信開闢了新的可能性 117
參考文獻 119
第13章 新通道 121
13.1 6G通道建模新要求 121
13.2 6G通道測量 124
13.2.1 新頻譜下的通道測量 124
13.2.2 新場景的通道測量 126
參考文獻 127
第14章 新材料 129
14.1 矽的發展歷程 129
14.2 異構III-V材料平臺 130
14.3 可重構材料 130
14.4 光子晶體 131
14.5 光伏材料與光電探測器 132
14.6 等離子體材料 132
參考文獻 133
第15章 新天線 136
15.1 光電導透鏡天線 136
15.2 反射陣列和發射陣列 137
15.3 超表面 138
15.4 納米光電探測器 139
15.5 片上天線和封裝天線 139
15.6 軌道角動量 140
參考文獻 141
第16章 太赫茲技術 143
16.1 太赫茲器件 143
16.1.1 電子方法 144
16.1.2 混合方法和光子方法 148
16.2 太赫茲系統 148
16.2.1 太赫茲通信系統 149
16.2.2 太赫茲成像和感知系統 150
16.3 挑戰 151
參考文獻 152
第17章 後摩爾定律時代的計算 159
17.1 後摩爾定律時代 159
17.2 神經形態計算 160
17.3 量子計算 161
17.4 新計算架構 162
參考文獻 163
第18章 新終端 165
18.1 未來的移動終端設備 165
18.2 未來的腦機介面 169
18.3 全新的可穿戴設備 171
參考文獻 172
第四部分小結 173

第五部分 6G空口設計使能技術
第19章 智能空口框架 179
19.1 背景與動機 179
19.2 技術現狀 179
19.2.1 NR頻譜利用與能效 180
19.2.2 實體層AI/ML 180
19.2.3 MAC層AI/ML 182
19.3 設計展望和研究方向 182
19.3.1 AI使能個性化空口 183
19.3.2 端到端AI鏈路設計及遺留問題 188
參考文獻 189
第20章 地面與非地面一體化通信 192
20.1 背景與動機 192
20.2 現有方案 193
20.3 設計展望和研究方向 195
20.3.1 一體化多層網路 195
20.3.2 增強型非地面通信 198
參考文獻 200
第21章 通感一體化 202
21.1 背景與動機 202
21.2 現有方案 203
21.3 設計展望和研究方向 205
21.3.1 ISAC系統設計 205
21.3.2 無線感知設計與演算法 209
參考文獻 212
第22章 新型波形和調製方式 215
22.1 背景與動機 215
22.2 現有方案 216
22.2.1 多載波波形 216
22.2.2 單載波波形 221
22.2.3 調製方式 223
22.2.4 感知波形 223
22.3 設計展望和研究方向 224
參考文獻 226
第23章 新型編碼 230
23.1 背景與動機 230
23.2 通道編碼方案 231
23.2.1 背景 231
23.2.2 6G通道編碼的目標KPI 231
23.2.3 6G通道編碼的設計原則 233
23.3 信源通道聯合編碼 236
23.3.1 研究背景 236
23.3.2 基於機器學習的JSCC 237
23.3.3 6G JSCC的設計原則 238
23.4 實體層網路編碼 239
23.4.1 背景 239
23.4.2 6G實體層網路編碼的設計原則 240
參考文獻 241
第24章 新型多址接入 247
24.1 背景與動機 247
24.2 現有方案 248
24.2.1 正交多址接入 248
24.2.2 非正交多址接入 249
24.2.3 免授權MA 253
24.3 設計展望和研究方向 255
24.3.1 大容量URLLC業務MA 255
24.3.2 極低成本、極低功耗設備MA 255
24.3.3 超大連接MA 256
24.3.4 魯棒波束賦形MA 256
24.3.5 AI輔助MA 257
參考文獻 257
第25章 超大規模MIMO 260
25.1 背景與動機 260
25.2 現有方案 260
25.2.1 FR1上的MIMO技術 261
25.2.2 FR2上的MIMO技術 261
25.2.3 協作式MIMO 262
25.3 新興MIMO技術 264
25.3.1 太赫茲MIMO 264
25.3.2 可重構智能表面 265
25.3.3 超大孔徑天線陣列 266
25.3.4 AI輔助MIMO 267
25.3.5 其他MIMO技術 268
25.4 設計展望和研究方向 271
25.4.1 感知輔助MIMO 271
25.4.2 可控無線通道及網路拓撲 272
25.4.3 FR2和太赫茲MIMO 273
25.4.4 超大孔徑陣列 274
25.4.5 AI使能MIMO 275
參考文獻 276
第26章 超級側行鏈路與接入鏈路融合通信 283
26.1 背景與動機 283
26.2 現有方案 285
26.3 設計展望和研究方向 286
26.3.1 超級側行鏈路使能技術 286
26.3.2 超級側行鏈路與接入鏈路融合設計 287
參考文獻 288
第五部分小結 289

第六部分 6G網路架構
設計的新特性
第27章 網路AI架構技術 295
27.1 背景 295