自從語言出現以來，交流就在人類社會的演變中發揮了至關重要的作用。
每一項主要的通訊發明——寫作、印刷機、計算機、數字媒體、網際網路、社交網路——都導致人類生成、儲存和共享的資訊量呈指數級增長。
如今，世界上的知識量每 12 小時翻一番，從中提取新知識的實時資料增長得更快。
所有這些資料和知識都透過通訊網路傳輸。
因此，對我們網路的需求呈天文數字增長，而這些壓力在行動網路上的表現最為明顯。
自 3G 開始移動資料以來，行動網路上的流量增長了幾個數量級，未來需求只會繼續增長。
從某種角度來看，需求同比增長 35% 需要在 10 年內增加 2000% 的產能。
因此，6G 的設計必須至少提供比 5G 多 20 倍的廣域容量。
隨著訊號處理、無線電技術和計算的進步，6G 將透過結合新頻譜、更高的頻譜效率和更多的頻譜複用來應對這一挑戰。
在諾基亞貝爾實驗室的新白皮書中，我們詳細描繪了這些即將到來的創新和新興趨勢將如何將我們帶入6G 時代所需的 20 倍容量增益，但讓我們簡要探討一下極端移動寬頻的兩個最關鍵要素方程。
利用電波實現 6G
每一代移動性都透過擴充套件載波頻寬來增加容量——本質上是建立更廣泛的無線電波來傳輸資訊。
從 3G 到 4G 的轉變將載波大小從 5 MHz 增加到 20 MHz，而從 4G 到 5G 的轉變使載波頻寬從 20 MHz 增加到 100 MHz。
當 6G 出現時，我們預計頻譜頻寬將再次增加，達到 400 MHz，大大增加單個小區的基線容量。
為了實現這些大載波大小，我們需要從以前未開發的頻譜中劃分出大塊頻率。
隨著 5G 的紮根，世界各國政府已經認識到先進的行動網路對推動國家經濟增長的重要性，這給了他們很大的動力來為移動使用開闢新的頻譜。
十年後，我們預計 7 GHz 和 20 GHz 之間的新頻段將開放給 6G 使用，這將為建立這些新的高容量載波提供必要的頻寬。
這種所謂的中頻 6G 頻譜將成為行動網路的主力頻率。
較低頻段沒有足夠大的頻寬分配來建立 6G 所需的 400 MHz 載波。
同時，超高頻段中惡劣的訊號傳播條件使得將它們用於廣域覆蓋變得昂貴。
中頻帶頻譜是同時提供超大容量和有競爭力的覆蓋範圍的最佳選擇。
但這些電波不會是 6G 網路新頻譜的唯一來源。
我們預計政府將繼續為移動使用確定新頻段，進一步推動移動寬頻革命。
此外，我們很可能會在 6G 時代看到為其他型別的用例分配的頻譜。
例如，監管機構正在將 470-694 MHz 頻段視為在農村和偏遠地區提供廣泛覆蓋的一種手段。
該頻段的低頻意味著訊號傳播得更遠，擴大了網路的覆蓋範圍。我們還可能看到超過 90 GHz 的亞太赫茲頻段投入使用，這可以為頻寬最密集的應用提供極高的峰值資料速率，並連線高密度感測網路。
透過極大規模 MIMO 最大限度地重用電波
然而，僅靠新頻譜是不夠的。透過將載波頻寬從 100 MHz 擴充套件到 400 MHz，我們最多可以將容量提高 4 倍，遠低於 6G 時代 20 倍的需求。
我們將需要以新的方式利用和重複使用該頻譜。
在過去的幾代移動性中，廣域小區的頻譜效率主要透過應用更復雜的多輸入多輸出 (MIMO) 技術而顯著提高。
簡而言之，我們為每一代後續產品添加了更多的天線元件：4G 使用 2x2MIMO 和 4x4MIMO，而 5G 受益於使用大約 200 個天線元件和多達 64 個收發器的大規模 MIMO。
6G 可能在新的中頻帶中支援大約 1024 個天線元件。
透過進入更高的頻段，我們可以支援更密集的天線陣列。
由於 6G 中頻段的頻率是當今 3.5 GHz 5G 頻段的兩倍，因此我們可以將四倍多的天線組裝到尺寸相當的天線陣列上。
這些大型天線陣列將透過同時傳送更多資料流來幫助顯著增加容量。
要使這些高效能陣列成為可能，需要技術演進中的主要步驟。
我們將需要新的可擴充套件、低功耗射頻和數字前端、更復雜的波束成形演算法以及大容量前傳和基帶處理。
透過多種因素擴充套件容量
數學很簡單。
頻譜增加 4 倍乘以頻譜效率增加 5 倍，我們將獲得大約 20 倍的容量。
雖然這個等式可能很簡單，但實現這些數字所需的創新卻並非如此。
諾基亞貝爾實驗室正在研究基礎技術，以使這些里程碑在 6G 時間框架內成為可能，從5G 高階網路開始，到先進的訊號處理、計算、光網路和波束成形技術，這些技術將使我們在容量上實現巨大飛躍。
容量並不是定義未來 6G 網路的唯一特徵。
在諾基亞貝爾實驗室白皮書“ 6G 時代的通訊”中，我們概述了六項將改變未來網路的關鍵技術，從網路感測到安全和信任再到AI/ML 空中介面.
但是，隨著未來的應用需要更多頻寬，超大容量將至關重要。
3D 擴充套件現實和動態 3D 數字孿生、身臨其境的數字世界體驗和類似光纖的固定無線接入是我們可以預見的頻寬密集型應用。
然後是我們沒有預料到的應用程式。
每一代蜂窩通訊都在容量上產生了巨大的飛躍，而這個漏洞總是被填滿。
6G也不例外。
