特邀策劃人

金 石

東南大學(xué)副校長(zhǎng)、首席教授、博士生導(dǎo)師、長(zhǎng)江學(xué)者計(jì)劃特聘教授、國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金獲得者、國(guó)家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、江蘇省特聘教授。2007年獲東南大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，2007年6月至2009年10月，受英國(guó)工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)資助，在英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院從事博士后研究。長(zhǎng)期圍繞5G/6G移動(dòng)通信理論與關(guān)鍵技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)理論與關(guān)鍵技術(shù)，以及人工智能在移動(dòng)通信中的應(yīng)用等領(lǐng)域開展研究工作。發(fā)表學(xué)術(shù)論文400余篇，授權(quán)國(guó)際/國(guó)家發(fā)明專利50余項(xiàng)，出版專著2部，教材1本。榮獲省部級(jí)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、IEEE通信學(xué)會(huì)萊斯獎(jiǎng)、IEEE信號(hào)處理學(xué)會(huì)青年作者最佳論文獎(jiǎng)、China Communications最佳論文獎(jiǎng)、Electronics Letters最佳論文獎(jiǎng)、National Science Review最佳論文獎(jiǎng)、Journal of Communications and Information Networks青年作者最佳論文獎(jiǎng)，以及十余個(gè)國(guó)際重要學(xué)術(shù)會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)。2014至2020年連續(xù)入選愛思唯爾中國(guó)高被引學(xué)者，2019和2020年兩次入選科睿唯安全球高被引學(xué)者。

內(nèi)容導(dǎo)讀

自20世紀(jì)80年代以來，移動(dòng)通信基本上以十年為周期進(jìn)行更新?lián)Q代。從第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)(1G)的語音、第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)的語音和文本，到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)的多媒體、第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，再到第五代移動(dòng)通信(5G)的場(chǎng)景連接。移動(dòng)通信的演進(jìn)升級(jí)深刻地影響著人類社會(huì)與技術(shù)的發(fā)展，持續(xù)加快信息產(chǎn)業(yè)的迭代升級(jí)，不斷推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的繁榮發(fā)展，為世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)步做出了卓越的貢獻(xiàn)。在當(dāng)今時(shí)代，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)升級(jí)和泛在化，移動(dòng)通信系統(tǒng)已深度融合到人類生活以及社會(huì)生產(chǎn)的方方面面，與整個(gè)人類社會(huì)的日常生活息息相關(guān)。移動(dòng)通信不僅深刻變革了人們的生活和生產(chǎn)方式，更成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化和信息化水平加速提升的引擎。

隨著3GPP R16版本正式發(fā)布，5G標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)入新的階段，5G商用已經(jīng)全面展開，面向未來移動(dòng)通信發(fā)展的第六代移動(dòng)通信系統(tǒng)(6G)研究已在全球正式啟動(dòng)。6G將面向全覆蓋、全頻譜、全應(yīng)用和強(qiáng)安全等需求，采用天空地一體、通信-感知-計(jì)算融合的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，探索利用太赫茲和可見光等新頻譜，發(fā)展超大規(guī)模天線、新型調(diào)制編碼、超表面等新空口技術(shù)。6G將在提升傳輸速率、擴(kuò)展覆蓋范圍的同時(shí)，與人工智能、云計(jì)算等更緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)萬物智聯(lián)和萬智互聯(lián)。世界各國(guó)爭(zhēng)先恐后地開啟了新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究開發(fā)，力求在新一輪全球競(jìng)賽中取得先機(jī)。芬蘭政府率先啟動(dòng)6G大型研究計(jì)劃，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)也為6G研究開放太赫茲頻譜。作為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)5G商用的國(guó)家，韓國(guó)通信與信息科學(xué)研究院于2019年4月正式宣布開始開展6G研究并組建了研究組，韓國(guó)政府2020年1月宣布將于2028年在全球率先商用6G。我國(guó)工信部也于2019年成立了6G研究組，并在2019年底正式更名為IMT-2030推進(jìn)組，推動(dòng)6G相關(guān)工作。顯而易見，6G的理論與關(guān)鍵技術(shù)研究正在全球快速興起。

鑒于上述情況，為了更好地將6G技術(shù)研究的最新成果介紹給讀者，進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)6G技術(shù)發(fā)展需求，我們組織了本?？?。

《6G進(jìn)展與未來展望》回顧了全球6G發(fā)展近況和各個(gè)國(guó)際行業(yè)組織的6G工作規(guī)劃，推導(dǎo)出6G的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)需求及其能力拓展需求，并對(duì)業(yè)界關(guān)注的無線傳輸技術(shù)主要領(lǐng)域的進(jìn)展、面臨的問題和挑戰(zhàn)進(jìn)行介紹和總結(jié)。

《6G智能超表面技術(shù)應(yīng)用與挑戰(zhàn)》介紹了RIS在未來無線通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用的主要方向，歸納了RIS工程化面臨的信道降秩、網(wǎng)絡(luò)間/內(nèi)共存、網(wǎng)絡(luò)部署等主要挑戰(zhàn)，并提出了可能的解決方案。

針對(duì)可見光通信在6G新場(chǎng)景下的挑戰(zhàn)，《面向6G的可見光通信關(guān)鍵技術(shù)》對(duì)水下和星基可見光通信分別進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，為了高效處理復(fù)雜的非線性效應(yīng)，提出了人工智能賦能的可見光通信新技術(shù)，該技術(shù)對(duì)發(fā)展面向6G的可見光通信具有巨大推動(dòng)作用。

《面向6G的太赫茲通信感知一體化》介紹了6G的關(guān)鍵特征及太赫茲感知通信融合的3種模式，分析了太赫茲技術(shù)用于通感的優(yōu)勢(shì)并概括出4種應(yīng)用場(chǎng)景，總結(jié)了太赫茲感知與通信技術(shù)的基礎(chǔ)差異以及在一體化器件與信號(hào)設(shè)計(jì)、感知與通信互助的組網(wǎng)和分布式協(xié)同技術(shù)和智能資源管理方面所面臨的挑戰(zhàn)。

針對(duì)無線電地圖領(lǐng)域的研究背景和研究現(xiàn)狀，《通信感知一體化中的無線電地圖技術(shù)》將現(xiàn)有的無線電地圖技術(shù)按照實(shí)現(xiàn)方式與環(huán)境抽象能力的不同分為基于信道參數(shù)、基于通信性能和基于無線環(huán)境幾何特征的三類無線電地圖，并通過闡述典型研究成果總結(jié)比較了各類無線電地圖的應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)智能體信息交互場(chǎng)景與需求，《通信感知一體化信息交互技術(shù)》提出了一種通信感知一體化信息交互方案，并設(shè)計(jì)了基于無線感知的無線通信系統(tǒng)。

《基于人工智能的6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》介紹了基于人工智能的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和空口技術(shù)，詳細(xì)闡述了AI引擎和智能架構(gòu)維護(hù)的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上提出了基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)切片智能調(diào)度算法。

針對(duì)星地融合網(wǎng)絡(luò)，《6G網(wǎng)絡(luò)覆蓋擴(kuò)展的安全防護(hù)問題思考》分析了來自無線信道、用戶終端、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)等方面的安全威脅，提出了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全與傳統(tǒng)安全融合的技術(shù)構(gòu)想，并進(jìn)一步給出網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究建議。針對(duì)多用戶到衛(wèi)星邊緣節(jié)點(diǎn)上部署資源的競(jìng)爭(zhēng)問題，《天地融合網(wǎng)絡(luò)中基于博弈論的分布式卸載算法研究》提出了基于博弈論的分布式卸載算法，貪心算法進(jìn)一步優(yōu)化了邊緣服務(wù)器的選擇策略，使得總體開銷縮小。

在空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展熱潮下，《6G空天地一體化多維立體網(wǎng)絡(luò)容量分析方法》針對(duì)空天地一體化網(wǎng)絡(luò)容量問題，考慮了用戶、衛(wèi)星以及路由選擇等多重因素，提出了一種基于時(shí)間切片的系統(tǒng)容量分析方法，分析了影響系統(tǒng)容量的多種因素，對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有效支撐。針對(duì)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)資源受限的問題，《基于終端位置及業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)資源分配方法》提出了基于終端位置、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的資源動(dòng)態(tài)分配方法，使系統(tǒng)可依據(jù)當(dāng)前覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量動(dòng)態(tài)分配用于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的信道數(shù)量，從而提高資源利用效率。

《分級(jí)智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)執(zhí)行可靠性與時(shí)延性能分析》將效用函數(shù)表征時(shí)延性能和可靠性的折中作為用戶任務(wù)執(zhí)行的性能指標(biāo)，提出一種基于自適應(yīng)的任務(wù)調(diào)度方案，以最大化效用函數(shù)取值，提高了人工智能業(yè)務(wù)執(zhí)行在高可靠和低時(shí)延方面的性能。

依托OPNET仿真平臺(tái)，《基于OPNET開發(fā)平臺(tái)的太赫茲MAC協(xié)議仿真模型設(shè)計(jì)》以太赫茲超高速無線MAC協(xié)議為核心，設(shè)計(jì)并開發(fā)了太赫茲通信組網(wǎng)模型，可實(shí)現(xiàn)波束賦形及天線對(duì)準(zhǔn)、天線掃描、自適應(yīng)入網(wǎng)與退網(wǎng)、CSMA/CA以及TDMA等核心功能。《面向6G無線通信應(yīng)用的太赫茲收發(fā)器》介紹了面向6G無線通信系統(tǒng)應(yīng)用頗具潛力的幾種THz光子學(xué)收發(fā)器的工作原理和研究進(jìn)展，包括單行載流子光電二極管(UTC-PD)、肖特基二極管(SBD)、THz量子級(jí)聯(lián)激光器(THz QCL)和THz量子阱探測(cè)器(THz QWP)，這4種收發(fā)器在未來6G無線通信中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

《Polar碼編譯碼技術(shù)研究》首先分析了信道極化的基本原理，即信道組合和信道分解的過程；對(duì)信道極化現(xiàn)象進(jìn)行了仿真，研究碼長(zhǎng)和刪除概率對(duì)極化現(xiàn)象的影響；其次對(duì)編碼中的重要環(huán)節(jié)即生成矩陣構(gòu)造和信息集的確定進(jìn)行描述，推導(dǎo)了生成矩陣的構(gòu)造過程，并詳細(xì)討論了編碼過程?！睹嫦?G的MIMO-OTFS系統(tǒng)低復(fù)雜度預(yù)編碼方案》分析了影響多用戶MIMO-OTFS系統(tǒng)性能的因素，提出了下行多用戶MIMO-OTFS系統(tǒng)的低復(fù)雜度預(yù)編碼方案，仿真表明可比傳統(tǒng)預(yù)編碼方案提供更低的系統(tǒng)復(fù)雜度與系統(tǒng)誤碼率。

《基于主動(dòng)禁忌搜索的稀疏碼多址接入技術(shù)低復(fù)雜度檢測(cè)算法》設(shè)計(jì)了基于主動(dòng)禁忌搜索(RTS)的稀疏碼多址接入接收機(jī)，在RTS法的外圍引入了迭代機(jī)制，極大降低了該類接收機(jī)的復(fù)雜度和誤碼率。針對(duì)OTFS的MMSE等傳統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)方法復(fù)雜度過高的問題，《基于DNN的OTFS系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)方法》提出了一種基于DNN的方法用于恢復(fù)傳輸符號(hào)，使用抽頭延遲線信道模型生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，仿真表明該方法在高頻偏和多徑效應(yīng)下優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

《基于NOMA的去蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)上行聯(lián)合信號(hào)檢測(cè)》采用Rician衰落信道模型以及最小均方誤差信道估計(jì)，根據(jù)信道統(tǒng)計(jì)特性推導(dǎo)上行頻譜效率的閉合表達(dá)式，進(jìn)一步通過聯(lián)合信號(hào)檢測(cè)提高系統(tǒng)性能。針對(duì)差分空間調(diào)制系統(tǒng)中發(fā)射天線數(shù)目受限的問題，《差分空時(shí)媒介調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真》通過引入媒介調(diào)制技術(shù)，提出了差分空時(shí)媒介調(diào)制系統(tǒng)，仿真表明與差分空間調(diào)制系統(tǒng)相比可提供更高的頻譜效率。

綜上所述，本?？w6G技術(shù)進(jìn)展綜述、智能超表面技術(shù)、面向6G的可見光通信關(guān)鍵技術(shù)、通信感知一體化、基于人工智能的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多個(gè)方面，希望能夠給廣大讀者了解和研究6G技術(shù)提供有益的啟示和參考。最后，衷心感謝各位作者精心撰稿，感謝評(píng)審專家以及編輯部的辛勤付出。