在6G架構(gòu)/系統(tǒng)設(shè)計中，紫光展銳提出了未來6G空口“一體多翼”的技術(shù)體系概念，即“Big-Lite Multi-RAT”。本文將詳細(xì)對該技術(shù)體系展開介紹。

“一體多翼”技術(shù)體系通過 “體”（Big RAT）和“翼”（Lite RAT）的有機結(jié)合，共同滿足6G各種場景下的不同需求，旨在為業(yè)界提供滿足未來6G多差異化應(yīng)用場景的解決方案思路，助推6G創(chuàng)新發(fā)展及統(tǒng)一生態(tài)加速構(gòu)建。

在ITU最新發(fā)布的關(guān)于6G框架和整體目標(biāo)的建議書Rec. ITU-R M.2160中，給出了六大應(yīng)用場景和十五大關(guān)鍵能力指標(biāo)維度，相比于4G/5G，6G新增的感知和AI等相關(guān)場景和能力，已經(jīng)超出傳統(tǒng)通信技術(shù)范疇。

目前，紫光展銳已圍繞重點領(lǐng)域開展6G基礎(chǔ)研究、核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)化工作，并將廣泛地參與業(yè)界討論，推進相關(guān)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(wǎng)絡(luò)的核心主題，未來的6G系統(tǒng)，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(tǒng)的設(shè)計帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。未來6G將是由“大而全”的“體”和“小而精”的“翼”共同構(gòu)筑的“一體多翼”技術(shù)體系，即“Big-Lite Multi-RAT1”，通過“體”（Big RAT）和“翼”（Lite RAT）的有機結(jié)合，共同滿足6G各種場景下的不同需求，為業(yè)界提供滿足未來6G多差異化應(yīng)用場景的解決方案思路，助推6G創(chuàng)新發(fā)展及統(tǒng)一生態(tài)加速構(gòu)建。

圖 1 6G場景及能力的擴展

（左：應(yīng)用場景；右：能力需求）

回溯移動通信技術(shù)的演變

移動通信經(jīng)過40年左右的發(fā)展，從1G/2G的語音業(yè)務(wù)，到3G/4G的個人互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，再到5G的萬物互聯(lián)、賦能千行百業(yè)，其能力和承載的社會責(zé)任已取得了長足的進展。

圖 2 移動通信發(fā)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(shù)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(yīng)個人互聯(lián)網(wǎng)的需求，并在后續(xù)不斷演進。

隨著社會及科技的發(fā)展，5G提出了包含eMBB、URLLC和mMTC在內(nèi)的三大應(yīng)用場景，5G的初始技術(shù)框架是“1+1”的模式，采用NB-IoT和eMTC技術(shù)滿足mMTC場景，用NR技術(shù)滿足eMBB和URLLC場景，并沿著這兩條路線不斷演進。NR技術(shù)以eMBB場景為基礎(chǔ)，針對URLLC等場景逐步進行優(yōu)化，疊加新特性，實現(xiàn)新功能，通過靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，滿足不同的業(yè)務(wù)需求，構(gòu)成了一套“大而全”的5G協(xié)議。但這種模式也存在一定弊端，比如網(wǎng)絡(luò)調(diào)度復(fù)雜性增加、行業(yè)應(yīng)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(shù)理念與潛在技術(shù)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(shè)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(tǒng)移動通信服務(wù)為主要出發(fā)點，構(gòu)建一個大體量的無線空口技術(shù)方案，采用靈活的配置，滿足各種各樣的差異化需求。“Big RAT”是基于5G NR的“進化體”，滿足6G大部分應(yīng)用中的場景需求。

圖 5 “Big RAT”的潛在發(fā)展路徑

“Lite RAT”是“一體多翼”中的“翼”，可以采用全新的技術(shù)理念和框架，面向具有極端需求的服務(wù)，構(gòu)建輕量化的無線空口技術(shù)方案。不同的“Lite RAT”有著明顯差異的技術(shù)特性，“Lite RAT”的數(shù)量多寡取決于6G具體KPI指標(biāo)，且可能隨著6G不同的版本逐步引入。我們認(rèn)為，有以下五種潛在技術(shù)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(xiàn)6G Tbps的通信速率，并支撐極致畫質(zhì)和多維度感官信息所需的海量多媒體數(shù)據(jù)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(wǎng)的部分功能集成到RAN2中，可以減少RAN與核心網(wǎng)之間的交互，從而顯著減少相關(guān)流程的完成時間；通過壓縮和簡化RAN L2協(xié)議棧以適應(yīng)具有極端要求的特定應(yīng)用場景，而不是沿用當(dāng)前5G無線協(xié)議棧的通用化和分層設(shè)計，這可以減少功能冗余和處理過程復(fù)雜度；考慮新的信道編碼和調(diào)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(diào)度粒度及更嚴(yán)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(xù)演進以支持更多的應(yīng)用場景。如RedCap的定位增強滿足工業(yè)或日常定位需求，基于NB-IoT/eMTC的非地面網(wǎng)絡(luò)可以大幅提升物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的覆蓋。與此同時，生產(chǎn)生活中還需要引入全新的設(shè)計（無源物聯(lián)網(wǎng)/環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)）來滿足一些新的或極致場景要求，如極小的設(shè)備尺寸、極低的復(fù)雜度和功耗、極惡劣的環(huán)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(shè)計獨立的感知波形。例如，直接引入雷達(dá)領(lǐng)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(shè)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(yè)務(wù)（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(guī)避其他系統(tǒng)的干擾。

基于AI的獨立RAT

基于AI的獨立空口重點設(shè)計雙邊AI，這種設(shè)計將帶來更多好處：首先，雙邊AI設(shè)計可以出色地適應(yīng)收發(fā)器硬件和信道環(huán)境，提升系統(tǒng)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(huán)境。另外，雙邊AI可以實現(xiàn)多模塊聯(lián)合設(shè)計、甚至更徹底的端到端設(shè)計，如語義通信可以將信源信道進行聯(lián)合設(shè)計。在一些特殊場景中，例如在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能交通等領(lǐng)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(xiàn)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(gòu)的選擇取決于使用場景、選擇的空口類型、半導(dǎo)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(yīng)于單個Chiplet，芯片中應(yīng)該部署的空口類型需要根據(jù)空口實現(xiàn)的復(fù)雜性進行綜合評估。

移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是一個漫長而復(fù)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(shù)、應(yīng)用、商業(yè)模式等生態(tài)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)、不同視角評估和權(quán)衡，共同推進技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

審核編輯：劉清