相控陣?yán)走_(dá)，助力移動(dòng)通信騰飛

發(fā)布日期：2024-10-25 10:45:00　瀏覽次數(shù)：

5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G時(shí)代的到來，以毫米波通信為代表的技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。中國信息通信研究院2018年發(fā)布的《5G經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響白皮書》預(yù)測：“2030年5G帶動(dòng)的直接產(chǎn)出和間接產(chǎn)出將分別達(dá)到6.3萬億元和10.6萬億元，并將開啟萬物廣泛互聯(lián)、人機(jī)深度交互的新時(shí)代”。

5G，與相控陣?yán)走_(dá)的共通之處

5G發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，并將滿足增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）和高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）三個(gè)場景下的用戶需求，其具有廣連接、低時(shí)延、大帶寬是5G最大的核心特征。而大帶寬的能力與Massive MIMO的多通道能力完美地契合成為5G特性的放大器。

據(jù)悉，5G基站采用的大規(guī)模MIMO技術(shù)與相控陣?yán)走_(dá)在技術(shù)上有共通之處，他們都利用了陣列天線和波束成形技術(shù)。

相控陣?yán)走_(dá)即“相位可控陣列雷達(dá)”，是多個(gè)雷達(dá)集合在一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)上，通過電子控制系統(tǒng)，控制幾千個(gè)小雷達(dá)組件進(jìn)行多角度全方位掃描。其在5G中的工作原理是利用多個(gè)輻射信號(hào)之間的建設(shè)性干擾來控制發(fā)射波束的方向。通過調(diào)整發(fā)送到陣列中每個(gè)發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差，控制輻射方向，使其指向一個(gè)目標(biāo)。

如果說，5G基站在保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，具備一定的感知能力，用于雷達(dá)探測，實(shí)時(shí)識(shí)別移動(dòng)物體的方位與速度。那么，相控陣?yán)卓焖俣_轉(zhuǎn)換波束的能力使雷達(dá)能夠在1min內(nèi)完成全空域的掃描。

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6G，下一個(gè)風(fēng)口

當(dāng)前，如何利用5G上下游產(chǎn)業(yè)鏈成果，加速衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，融合衛(wèi)星與地面蜂窩兩種場景，為全球范圍內(nèi)用戶無縫漫游、泛在接入提供支持成為當(dāng)前研究和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)問題。

隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了深度融合，驅(qū)動(dòng)著 5G 在技術(shù)和業(yè)務(wù)兩個(gè)層面向6G演進(jìn)。我國科技部于2019年11月在北京召開了6G技術(shù)研發(fā)啟動(dòng)會(huì)，并于2020年通過重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持包含衛(wèi)星通信的一系列關(guān)鍵技術(shù)研究課題。

未來6G擬實(shí)現(xiàn)較5G流量密度提升10～1 000倍、連接密度提升10～1 000倍以及終端移動(dòng)性大于1 000 km/h等技術(shù)指標(biāo)。這需要在天地一體的框架下，通過立體多維覆蓋、空間立體組網(wǎng)、多頻段協(xié)同通信等關(guān)鍵技術(shù)突破來滿足。

在下一代無線通信 5G/6G 技術(shù)的研發(fā)過程中，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求不斷提高，AI 業(yè)務(wù)、沉浸式業(yè)務(wù)和數(shù)字孿生業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)。海量新興業(yè)務(wù)對(duì)未來的無線網(wǎng)絡(luò)提出了更高的信息處理訴求，使得能部署于多種場景的通信雷達(dá)一體化 (fusion of communications and radar, RadCom) 技術(shù)成為重要的研究方向之一。

按照世界各國規(guī)劃，6G擬于2030年投入使用，在其發(fā)展過程中將從需求、愿景、用頻、研發(fā)、組網(wǎng)、服務(wù)到運(yùn)維等多層面真正實(shí)現(xiàn)天地統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理，實(shí)現(xiàn)從創(chuàng)新、產(chǎn)品、工程到應(yīng)用服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

隨著超大規(guī)模天線通信與雷達(dá)、毫米波通信與雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，通信與感知兩者技術(shù)特征、信道特征、應(yīng)用場景越發(fā)相似，呈現(xiàn)體制化融合發(fā)展態(tài)勢(shì)智能化、沉浸式、數(shù)字孿生等新興業(yè)務(wù)的發(fā)展，極大提升了對(duì)目標(biāo)的高精度探測、定位、識(shí)別、成像與大帶寬、低時(shí)延信息傳遞等信息處理需求。因此，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，引入更強(qiáng)大的超越定位功能的感知能力，成為當(dāng)前5G增強(qiáng)與6G預(yù)研的核心目標(biāo)之一。

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