面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*

面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*一文创作于：2023-04-12 11:49:55，全文字数：26936。

面向6G多载波多模态融合组网及关键技术探究*

��，另一个是定制化[11]。因为用户、需求和环境组合的复杂性，要应对不同情况下的业务需求，移动通信网需要预留额外资源做备用。

（3）绿色可持续

移动通信网络的投入越来越高，极大地拖累了网络设备的更新；同时绿色双碳也成为悬在6G 上空的达摩克利斯之剑。这要求6G 能够降低成本、可持续演进、多系统兼容。

（4）内生数字智能

6G 网络如此繁多的需求功能和差异性，使学习成本和管理成本都大幅提高，这不利于6G 网络的推广和垂直行业的应用，因此网络内生的数字化智能化是6G 网络的必然要求。

2 面向6G多载波多频段新智能组网

2.1 新理念范式

基于上述的5G-A 和6G 时代融合趋势和展望，可预测6G 组网服务将呈现出新的范式特征：

（1）网络性能空间从预设确定向自适应弹性转变

针对通感算智等“新功能”的融合以及绿色可持续的愿景，6G 网络性能空间不再是单一维度的指标，而是需要同时满足多维度指标；6G 技术指标也不再仅依靠传统关键性能指标（KPI,Key Performance Indicator），例如：峰值速率、时延、频效、容量、覆盖，而是在此基础上增加了关键价值指标（KVI,Key Value Indicator）体系的考量，例如：安全等级、智能等级、感知等级、能耗等级等[4-5]。性能指标数量和维度的扩展促使6G 网络性能空间从预设确定的性能空间，向自适应弹性的性能空间转变，进而导致6G 网络设计范式的转变。

（2）网络架构逐步呈现“柔融信智简”的特征

为了满足自适应弹性性能空间的要求，6G 系统架构需要从柔性/韧性（柔）、扩展性（融）、智能化（智）、可持续性（简）等方面进行全面升级。柔性/ 韧性主要是针对“多样化不确定性”的支撑；扩展性是针对通感算智等“新功能”的融合。6G 网络架构的设计范式从静态僵硬转变为可编排可扩展、从局部安全转变为内生安全、从局部智能转变为内生智能。

（3）网络架构范式从面向场景设计转变为面向组网的设计

“柔融”理念虽然是解决“易变性、不确定性、复杂性、模糊性”的有效手段，但是在提高系统灵活性的同时，也引入了复杂度高的问题。从国家碳中和的方针政策出发，网络架构需要兼顾“简”与“柔”，不仅支持灵活的场景编排，还需要支持至简的架构和协议栈。为了同时满足以上两个目标，6G 系统需要满足以下六个特征：

1）系统资源池化和解耦，自适应匹配终端的不同业务需求，并便于系统资源共享或复用。

2）系统功能服务组件化，将功能划分为原子化组件，并处于零组合约束的初始状态，具有按需可编排的能力，便于编排以满足各种场景需求。

3）内生智能，智能“黑盒化”，降低系统复杂度。

4）基站功能配置需要差异化：基站并非需要大而全的所有功能，而是需要有明确的服务分工；基站功能差异旨在对基站进行分类，从传输类型分类：某些基站专注于数据传输、某些基站功能专注于广播和信令发送；从业务场景分类：某些基站仅用于垂直网络、某些基站只用于覆盖、某些基站仅用于容量提升。从功能分类：某些基站具有算力、AI、资源编排、服务编排的功能、某些基站高度定制化。如此分类后极简基站提供侧重于“简”；多功能基站侧重于“柔”。

5）网络之间实现资源能力开放和共享，网络能力将成为一种服务进行开放交易，这样不仅可以提升网络资源的利用效率，也可以促进运营商的提质增效。简化不需要的功能，可以有效提升网络的效率；通过功能编排针对不同的第三方用户开放不同的功能，从而实现差异化服务，也有助于降低用户的费用。

6）网络之间形成闭环的小生态圈，使行业拥有独立自主权，打造真正受行业欢迎及认可的商业模式。

以上六大特征使基站之间不仅可以通过组件原子化进行服务和资源共享，还可以共享编排结果，形成可以交易的生态，网络架构范式从面向场景设计转变为面向组网的设计（静态业务场景驱动转变为动态多级场景驱动）。

本文接下来将系统地阐述上述理念的支撑技术：元小区模型设计和智能融合组网。其中元小区设计从资源可编排、服务可定制化的角度展望6G 的小区新形态，智能融合组网侧重于基于新小区模式的衍生出的新商业模式。

2.2 元小区模型设计

如图1 所示，新一代小区模型不再使用传统的“烟囱式”架构：资源与服务紧耦合，上下行传输紧耦合，资源与资源紧耦合，而是通过“功能服务原子化”、“资源池化”和“功能解耦”的思想实现“柔”[13-14]。对于资源层，每层的资源形成“资源池”，高低频资源可编排，上下行链路关系可编排，不同的载波频段灵活组合部署。对于服务层，实现服务的组件化和可编排，不同组件灵活串联；进一步地，资源层与资源层之间、资源层与服务层之间的资源形成跨层资源可编排，不同服务可以灵活选择不同的资源，即“层内池化；层间解耦”的思想，从而形成meta-cell 元小区（meta-cell 暗含“小区之源”“小区的本质”“小区的抽象”之意，也可以理解为未来小区形态）的新技术体系。

图1 元小区模型

（1）载波池

元小区包含多个载波，形成载波池，终端可以按需使用载波资源。在高吞吐量场景，在射频层面聚合多个载波供终端使用，基带调度无感，避免当前标准上载波聚合启用辅载波的信令和维护开销；在多业务并发场景，同时使用不同特性的载波资源以适应不同业务需求。下面将介绍多载波联合使用或者灵活解耦的相关技术。

载波级联：将多个零散的射频载波聚合为一个连续的基带载波（聚合点在射频）。在射频层面对多个载波进行载波级联后，基带看到的是合并后的虚拟载波，该虚拟大载波形成更大的连续频谱资源，使基带可以统一进行资源配置、资源调度和调度反馈，从而满足大吞吐量需求。相对于CA，由于聚合点在射频，所以载波间操作涉及到的高层信令开销更小，更适用于频点相近、特性相似的载波。

虚拟BWP（Bandwith Part，带宽部分）：与载波级联目的都是聚合零散载波，不同点是资源的聚合点在基带而不是射频。在多载波场景中，小区的一个虚拟BWP可以映射为多个BWP，其中每个BWP 对应一个载波，虚拟BWP 的带宽等于这些对应BWP 的带宽之和，UE 可以同时支持多个虚拟BWP。小区中的物理信道/ 信号基于虚拟BWP 进行配置，调度和资源分配同样也是基于虚拟BWP 进行处理。多载波聚合的操作在BWP 层级，资源维护的成本介于CA 和载波级联中间，但调度灵活性相对于载波级联会更高。

上下行载波解耦：为上下行载波灵活配置的方法。小区可包含一个上行链路池和下行链路池。上行链路池由多个上行载波组成，以及每个上行载波所对应的上行物理资源，其中上行物理资源包括上行物理信道和上行参考信号。同理，下行链路池由多个下行载波组成，以及每个下行载波所对应的下行物理资源，其中下行物理资源包括下行物理信道和下行参考信号。

（2）信道池

随着XR（E

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