近日，工業(yè)和信息化部向IMT-2030（6G）推進(jìn)組批復(fù)6GHz頻段（6425-7125MHz）6G試驗(yàn)頻率使用許可。這意味著第六代移動(dòng)通信技術(shù)研發(fā)正式拿到了自己的“頻譜建設(shè)用地”，也意味著我國(guó)成為全球首個(gè)批復(fù)6G試驗(yàn)頻率的國(guó)家。
廣東省新一代通信與網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)朱伏生認(rèn)為，這紙公文的分量遠(yuǎn)超外界想象。“蓋樓首先得有地。對(duì)無線通信來說，頻率就是那塊‘地’?！彼f，在此之前，6G在擁擠的頻譜空間里“沒有自己的地方”——全世界都不知道它到底用什么頻率，整條產(chǎn)業(yè)鏈也就不敢動(dòng)。如今頻率定了，研發(fā)機(jī)構(gòu)知道該在哪個(gè)頻段上做技術(shù)攻關(guān)，設(shè)備商知道該做什么規(guī)格的基站和天線，手機(jī)廠商知道該在機(jī)殼里給天線留多寬的位置?！罢麄€(gè)產(chǎn)業(yè)的‘發(fā)令槍’已經(jīng)打響了?！?/p>
在廣覆蓋與大帶寬之間取得平衡
要理解頻率的分量，得先回到無線通信的本質(zhì)——所有無線信號(hào)，都在特定頻率上收發(fā)電磁波。不同頻率就像不同位置的土地，不可再生，用一段少一段。收音機(jī)、廣電、對(duì)講機(jī)、各專網(wǎng)早已把低頻段擠滿，5G主力使用的2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz三個(gè)頻段也已分配完畢。6G要進(jìn)一步提高速率和容量，必須向更高頻率要空間。
但高不等于好。頻率和波長(zhǎng)成反比：頻率越低、波長(zhǎng)越長(zhǎng)，信號(hào)穿墻繞巷的能力越強(qiáng)，覆蓋越遠(yuǎn)，但能攜帶的信息量卻有限；頻率越高、波長(zhǎng)越短，帶寬大了，速率“飛起”，但代價(jià)是一堵墻、一棵樹、一場(chǎng)雨，都可能讓信號(hào)中斷。給6G定頻率，本質(zhì)上是在“跑得遠(yuǎn)”和“跑得快”之間做選擇題。
5G時(shí)代，多個(gè)國(guó)家曾大力押注毫米波。理論上，毫米波的帶寬極大，可現(xiàn)實(shí)中一個(gè)毫米波基站覆蓋半徑極小，信號(hào)能被樹葉、人體乃至雨水嚴(yán)重干擾。究其原因，就在于毫米波波長(zhǎng)不足1厘米，傳播和穿透能力遠(yuǎn)不如厘米波。美日韓運(yùn)營(yíng)商在5G后期未能大規(guī)模推廣，紛紛退回Sub-6GHz以下的中低頻段，這份“學(xué)費(fèi)”，是真金白銀砸出來的。
朱伏生對(duì)此次頻段選擇反復(fù)用了一個(gè)詞：務(wù)實(shí)。6GHz僅比5G的3.5GHz“稍微高了一點(diǎn)，又沒有高太多，沒有高到毫米波去”。相比毫米波，6GHz覆蓋范圍大得多，組網(wǎng)成本不會(huì)翻一個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，700MHz的連續(xù)帶寬遠(yuǎn)大于5G單個(gè)頻段，足以讓6G在速率和容量上實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)躍升。
“這是在廣覆蓋和超大容量之間取得的平衡，體現(xiàn)了我們國(guó)家的務(wù)實(shí)想法?！敝旆f。
頻率定了，產(chǎn)業(yè)鏈就能動(dòng)。朱伏生解釋，濾波器、功率放大器、射頻芯片、天線——這些元器件的設(shè)計(jì)參數(shù)全由頻率決定，“有很多上市公司，包括做濾波器的、做放大器的、做數(shù)字開關(guān)的，大家看到這個(gè)許可，就可以開始集中在這個(gè)方向做了”。中國(guó)6G專利申請(qǐng)量占全球約40.3%，排名第一，此次頻率批復(fù)有望進(jìn)一步鞏固先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
手機(jī)直連衛(wèi)星將不再困難
在國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的框架中，6G定義了六大場(chǎng)景：沉浸式通信、超大規(guī)模連接、極高可靠低時(shí)延、AI與通信融合、感知與通信融合、泛在連接。在指標(biāo)上，6G空口時(shí)延將從5G的1毫秒壓縮到0.1毫秒。
一些技術(shù)已在試驗(yàn)網(wǎng)上跑了起來。紫金山實(shí)驗(yàn)室在140GHz太赫茲頻段做到了每秒100吉比特的實(shí)時(shí)無線傳輸；中國(guó)移動(dòng)6G實(shí)驗(yàn)室打通了裸眼3D視頻通話；江蘇太湖上，搭載6G試驗(yàn)設(shè)備的無人機(jī)飛了30多公里，視頻實(shí)時(shí)回傳。
朱伏生更看重的應(yīng)用方向是手機(jī)直連衛(wèi)星。6G實(shí)現(xiàn)以后，普通手機(jī)可以在不做任何改動(dòng)的前提下，在沙漠、遠(yuǎn)洋、高空等沒有基站的地方自動(dòng)切換到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，照常上網(wǎng)。這樣，在許多戶外運(yùn)動(dòng)和野外工作的場(chǎng)景中，手機(jī)使用者的安全將得到更大保障。
朱伏生解釋，衛(wèi)星上需要用相控陣天線——成千上萬個(gè)天線單元排成陣列，把信號(hào)像探照燈一樣精準(zhǔn)聚焦到地面。陣列中每個(gè)單元的間距標(biāo)準(zhǔn)是“半波長(zhǎng)”：如果頻率太低、波長(zhǎng)太長(zhǎng)，天線陣列在天上展開面積過大，衛(wèi)星就裝不下；如果頻率太高，“手一擋就可能影響信號(hào)”。
而6GHz恰好落在中間，波長(zhǎng)約5厘米，衛(wèi)星天線陣面積可控，手機(jī)天線也能藏在機(jī)殼里。“有地面信號(hào)的時(shí)候用地面信號(hào)，沒地面信號(hào)的時(shí)候就可以直接使用衛(wèi)星信號(hào)了?！敝旆f。
6G預(yù)計(jì)在2030年左右啟動(dòng)商用。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，我國(guó)6G第二階段技術(shù)試驗(yàn)已于今年1月啟動(dòng)。此前第一階段積累的300多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)前正在進(jìn)入系統(tǒng)集成階段。朱伏生說：“我們國(guó)家已經(jīng)‘圈好地’，開始‘蓋樓’了。因此，我們的產(chǎn)業(yè)化起步會(huì)比別人早一些。”
◆編輯：陳景藍(lán)◆二審：江萍◆三審：劉捷
