关于近场驱动的6G网络的教程

《IEEE Communications Surveys & Tutorials》：A Tutorial on Near-Field Driven 6G Networks

第六代（6G）网络中近场驱动技术的研究进展及挑战，重点提升定位精度、波束聚焦能效及多系统整合，需解决高频段能耗、硬件复杂度等开放问题，并通过QPSK系统仿真验证波束聚焦的空间分离能力。

　　

摘要：

随着第六代（6G）网络技术架构的进步，近场驱动设计在无线通信系统中变得越来越重要。这种向高效通信和增强性能的技术转变引入了一种新的研究趋势，并在近场通信领域提出了许多问题。本教程的主要目的是强调这些未解决的研究问题及其后续挑战，同时介绍近场驱动6G网络的基本概念和创新技术。它强调了近场通信系统在提高定位精度、优化能量高效传输的波束聚焦以及整合各种无线子系统方面的潜力，从而形成更先进、更综合的通信系统。此外，本教程还探讨了提高能源效率和系统性能的相关研究问题，并重点关注这些领域的实际实施问题。为了展示近场驱动设计的重要性，文中还对一个采用正交相移键控（QPSK）调制方式的端到端系统进行了仿真，结果表明波束聚焦可以实现用户之间的空间分离，为波束聚焦向量提供了两个自由度。

引言

移动流量持续增长，预计到2029年将增加两倍[1]。这一需求主要由数据密集型应用推动，如万物互联（IoE）、自动驾驶汽车、远程医疗、全球海上通信、虚拟现实、集成控制和感知以及人工智能（AI）等，这些应用将使当前的第五代（5G）网络达到其极限[2][3]。因此，下一代网络——第六代（6G）的研发工作应运而生，其目标是提供覆盖陆地、海洋、水域和太空的连续服务，实现超高速数据传输、超低延迟和超高密度用户连接[3]。然而，从5G向6G的过渡可能会导致能源成本的增加。这是因为网络组件（如功率放大器、信号处理电路、射频（RF）链路、阵列天线尺寸和频段）的功耗较高[4]。此外，对高数据量的需求与频谱资源的稀缺性迫使无线通信行业探索毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频段[5]。然而，高频频段的采用会导致更高的功耗、功率放大器的较低功率转换效率以及硬件复杂度的增加[4]。因此，在绿色通信日益受到重视的背景下，能源消耗将成为6G普及的瓶颈[4][6]。