【未来移动通信论坛】6G毫米波非对称大规模阵列架构白皮书

近日，未来移动通信论坛发布了一份关于6G毫米波非对称大规模阵列架构的白皮书。这份报告详细介绍了6G时代下毫米波技术的关键进展，包括阵列架构、关键技术、系统验证等方面的深入研究，探讨了如何通过非对称全数字大规模波束成形阵列架构来实现6G通信的愿景。报告中指出，随着移动通信技术的发展，非对称毫米波太赫兹大规模阵列架构将成为6G核心使能技术之一，对于推动未来通信技术的演进具有重要意义。报告内容丰富，为从事毫米波与太赫兹技术领域的学者、工程师和学生提供了宝贵的参考和指导。

在通信技术的发展历程中，6G技术的研究与标准制定正在全球范围内如火如荼地展开。6G技术不仅将突破传统频段限制，向毫米波和太赫兹频段拓展，还将融合卫星通信与地面网络，构建空天地海一体化网络，实现地球全域及近地空间的无缝覆盖。非对称毫米波太赫兹大规模阵列架构作为6G核心候选技术之一，其设计理念在于基站侧采用大规模发射阵列与小规模接收阵列，终端侧保持对称或非对称配置，通过发射端全口径增益形成高指向性窄波束，显著提升下行链路容量，支持超多数据流并行传输。

在6G时代，100Gbps+的超高速率需求推动技术演进呈现双轨突破：在频谱维度向毫米波甚至太赫兹频段延伸，突破传统sub-6GHz频谱的资源瓶颈；在空域维度采用大规模有源一体化阵列，通过同时生成数百个波束实现超大规模空间复用。因此，毫米波与太赫兹大规模阵列技术将成为未来无线通信系统的核心使能技术。

非对称全数字波束成形阵列架构在逼近对称全数字波束成形阵列架构性能的同时，大幅度降低了系统复杂度和成本，是一种次优的大规模波束成形阵列架构，有望成为支撑实现6G通信愿景的重要核心技术。东南大学洪伟教授团队提出的非对称全数字大规模波束成形阵列架构，通过优化上下行波束的配置，可以获得接近于全数字大规模MIMO的性能，同时降低硬件成本和处理算法的实现难度。

在实现毫米波与太赫兹大规模波束成形阵列的方法中，可以分为模拟波束成形阵列技术、数字波束成形阵列技术和混合波束成形阵列技术。其中，全数字波束成形阵列（含对称/非对称架构）具备支撑数十至数百个并发数据流的能力，这将带来系统容量的数量级提升。尽管对称全数字波束成形阵列架构在性能上是最优的，但其成本、功耗和复杂度偏高。而非对称全数字波束成形阵列架构在降低系统复杂度和成本的同时，保持了较高的性能，是一种次优的解决方案。

非对称毫米波大规模波束成形阵列样机的研制，展示了非对称架构的实际应用潜力。样机包括“砖墙式”和“瓦片式”两种结构，通道规模均为64发16收。测试结果表明，非对称毫米波全数字MIMO阵列前端发射阵列在多个波束同时工作的情况下，可以达到的EVM平均小于5%，信噪比大于26dB，满足非对称全数字系统下行的需求。此外，非对称毫米波大规模阵列样机在室内和室外环境中的验证测试中，展现了其在传输速率和功率效率方面的显著优势。

太赫兹技术作为未来高速无线通信的重要发展方向，非对称系统架构在太赫兹频段可以发挥独特作用。在太赫兹传输关键技术与实验方面，D波段OOK收发机芯片通过金丝键合直连实现32Gbps数据传输，转换增益达38.5dB；220GHz滑动中频收发机支持42GHz带宽，输出功率8.7dBm，单波束传输速率可达50Gbps以上；硅基260GHz功放芯片饱和功率达14.7dBm，功率附加效率(PAE)提升至3.13%；300GHz四通道系统结合本振移相与硅透镜技术，为太赫兹MIMO应用奠定基础。

这篇文章的灵感来自于《未来移动通信论坛6G毫米波非对称大规模阵列架构白皮书》。除了这份报告，还有一些同类型的报告也非常有价值，推荐阅读，这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

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