6G网络中的频谱效率考量

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Spectral Efficiency Considerations in 6G Networks

　　

摘要：

随着无线连接技术不断向6G发展，对高效传输更高吞吐量、更低延迟和更好可靠性的需求也在增加。传统上，效率是通过频谱效率（SE）和能效（EE）来衡量的。本文提出了一种新的无线电接入技术（RAT）系统指标——无线电资源利用效率（RUE）。RUE用于衡量所考虑的RAT利用可用无线资源（频谱、接入方式、时间槽和数据符号）来满足未来6G下行链路（DL）和上行链路（UL）传输需求的效率。通过比较典型的蜂窝网络和无蜂窝的大规模多输入多输出（MIMO）部署的性能，说明了在设计6G网络时需要考虑RUE的重要性。影响频谱效率的因素被分为三类：5G基础设施、实际限制（如信道矩阵秩不足）以及实现损耗（信号与干扰加噪声比的退化）。以某种RAT配置为例，5G基础设施的下行链路RUE为47%，上行链路RUE为40%，这表明在定义6G标准时仍有很大的改进空间。实际限制的假设基于商业化部署中的5G单用户MIMO和多用户MIMO测量结果。对由此产生的频谱效率损失进行了分析，为采用机器学习技术的先进算法提供了指导。文章还展示了将传输带宽从100 MHz提升到1.6 GHz的好处，并描述了能够支持6G和人工智能技术的下一代无线电接入网络架构。