Shannon 信息论与未来 6G 技术潜能

本文从 Shannon 信息论及其扩展形式的角度, 探讨未来 6G 移动通信系统性能提升的潜能. 首 先, 对经典 Shannon 信道容量及传输性能折中理论框架进行了概括, 并探讨了其在当代移动通信系统 中应用的局限性. 其次, 对 Shannon 信息论的多输入多输出 (MIMO) 扩展形式进行了论述, 指出了其 在当代移动通信系统发展中所扮演的基础性作用; 鉴于 Shannon 信息论及其 MIMO 扩展形式均为非 构造性的, 文中还分别讨论了信道容量构造性逼近的两种重要途径 — 信道极化和特征模式无线传输. 然后, 围绕更高的频谱效率与功率效率、更高的可靠性与更低的时延、更高的频段等 6G 技术发展需 求, 从基础理论的角度探讨其性能进一步提升的潜能, 主要结论包括: 通过引入更多的天线、无蜂窝网 络构架创新, 以及分块长度 – 差错概率 – 传输速率 – 最小天线数等关键参数的有效平衡等途径, 未来 6G 技术仍然具有较大的提升潜能, 但需要在系统性能与部署成本之间进行折中, 并有针对性地有效获 取高频段 MIMO 信道容量. 最后本文对涉及未来发展的若干基础性问题进行了总结.

http://scis.scichina.com/cn/2020/SSI-2020-0086.pdf