6G無線通信新征程：跨越人聯(lián)、物聯(lián)，邁向萬物智聯(lián)

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年及以后的移動通信 2

1.1 移動通信的演進 2

1.2 關(guān)鍵驅(qū)動力 3

1.3 總體愿景 8

1.3.1 關(guān)鍵技術(shù)趨勢 12

1.3.2 典型應用場景 16

1.3.3 關(guān)鍵性能指標的預期目標 18

1.4 本書結(jié)構(gòu) 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 極致的沉浸式云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(jié) 28

2.2 觸覺與多感官通信 29

2.2.1 高動態(tài)環(huán)境下的遠程操控 30

2.2.2 高動態(tài)遠程操控的主要要求 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(shù) 32

2.3.3 分辨率和時延要求 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、制圖與定位 38

3.2.1 同步定位與制圖 38

3.2.2 室內(nèi)成像與制圖 39

3.2.3 室外成像與制圖 39

3.3 人類感知增強 40

3.3.1 超越人眼：超高分辨率 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(yè)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(xié)同 48

4.4 從智能協(xié)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(yī)療 52

5.4 UAV使能智能服務 53

參考文獻 55

第6章 移動服務全球覆蓋 56

6.1 未連接區(qū)域的無線寬帶接入 57

6.1.1 偏遠地區(qū)的移動寬帶 57

6.1.2 移動平臺的無線寬帶 58

6.1.3 應急通信與救災 58

6.2 延伸到未覆蓋地區(qū)的廣域物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務 59

6.3 高精度定位與導航 59

6.4 實時地球觀測與保護 60

參考文獻 61

第7章 分布式機器學習與互聯(lián)AI 62

7.1 AI增強的6G業(yè)務與運維 63

7.1.1 AI增強的網(wǎng)絡性能 63

7.1.2 AI增強的網(wǎng)絡運維 64

7.2 6G使能的AI業(yè)務 64

7.2.1 6G協(xié)同智能和實時控制 64

7.2.2 6G實現(xiàn)大規(guī)模智能 65

參考文獻 66

第二部分小結(jié) 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信息論原理 74

8.1.4 DNN實現(xiàn) 76

8.2 分布式AI理論 77

8.3 動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡理論 79

參考文獻 83

第9章 大容量和大連接的理論基礎 85

9.1 電磁信息論 85

9.2 大規(guī)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 超分辨率理論 99

參考文獻 101

第11章 高能效系統(tǒng)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(jié) 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(xiàn)廣覆蓋最經(jīng)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辟了新的可能性 117

參考文獻 119

第13章 新信道 121

13.1 6G信道建模新要求 121

13.2 6G信道測量 124

13.2.1 新頻譜下的信道測量 124

13.2.2 新場景的信道測量 126

參考文獻 127

第14章 新材料 129

14.1 硅的發(fā)展歷程 129

14.2 異構(gòu)III-V材料平臺 130

14.3 可重構(gòu)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(fā)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(shù) 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(tǒng) 148

16.2.1 太赫茲通信系統(tǒng) 149

16.2.2 太赫茲成像和感知系統(tǒng) 150

16.3 挑戰(zhàn) 151

參考文獻 152

第17章 后摩爾定律時代的計算 159

17.1 后摩爾定律時代 159

17.2 神經(jīng)形態(tài)計算 160

17.3 量子計算 161

17.4 新計算架構(gòu) 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 未來的腦機接口 169

18.3 全新的可穿戴設備 171

參考文獻 172

第四部分小結(jié) 173

第五部分 6G空口設計使能技術(shù)

第19章 智能空口框架 179

19.1 背景與動機 179

19.2 技術(shù)現(xiàn)狀 179

19.2.1 NR頻譜利用與能效 180

19.2.2 物理層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(xiàn)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(wǎng)絡 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(xiàn)有方案 203

21.3 設計展望和研究方向 205

21.3.1 ISAC系統(tǒng)設計 205

21.3.2 無線感知設計與算法 209

參考文獻 212

第22章 新型波形和調(diào)制方式 215

22.1 背景與動機 215

22.2 現(xiàn)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(diào)制方式 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 信道編碼方案 231

23.2.1 背景 231

23.2.2 6G信道編碼的目標KPI 231

23.2.3 6G信道編碼的設計原則 233

23.3 信源信道聯(lián)合編碼 236

23.3.1 研究背景 236

23.3.2 基于機器學習的JSCC 237

23.3.3 6G JSCC的設計原則 238

23.4 物理層網(wǎng)絡編碼 239

23.4.1 背景 239

23.4.2 6G物理層網(wǎng)絡編碼的設計原則 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(xiàn)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(quán)MA 253

24.3 設計展望和研究方向 255

24.3.1 大容量URLLC業(yè)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(guī)模MIMO 260

25.1 背景與動機 260

25.2 現(xiàn)有方案 260

25.2.1 FR1上的MIMO技術(shù) 261

25.2.2 FR2上的MIMO技術(shù) 261

25.2.3 協(xié)作式MIMO 262

25.3 新興MIMO技術(shù) 264

25.3.1 太赫茲MIMO 264

25.3.2 可重構(gòu)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(shù) 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 可控無線信道及網(wǎng)絡拓撲 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(cè)行鏈路與接入鏈路融合通信 283

26.1 背景與動機 283

26.2 現(xiàn)有方案 285

26.3 設計展望和研究方向 286

26.3.1 超級側(cè)行鏈路使能技術(shù) 286

26.3.2 超級側(cè)行鏈路與接入鏈路融合設計 287

參考文獻 288

第五部分小結(jié) 289

第六部分 6G網(wǎng)絡架構(gòu)

設計的新特性

第27章 網(wǎng)絡AI架構(gòu)技術(shù) 295

27.1 背景 295

......