通感一体去蜂窝超大规模MIMO与高频段无线接入技术

【摘  要】随着全息类通信、数字孪生、虚实空间融合互动等新兴应用的快速涌现，未来移动通信系统需要能够支持超大容量无线传输和极高精度定位。基于去蜂窝超大规模MIMO系统的分布式天线阵列和以用户为中心的可伸缩服务架构，进行通信与感知一体化设计，实现高能/谱效传输与带内高精度感知定位，是一种有效的解决思路。首先介绍了未来移动通信系统的潜在技术和应用需求；接着从波束成形与系统性能分析、导频分配与信道估计、回程/前向链路受限下的性能优化等方面介绍了去蜂窝超大规模MIMO系统的研究现状；之后从基本信息理论分析、通信感知一体化接入方法、联合信道估计和位置更新方法、位置信息辅助的分布式波束成形、高能/谱效的分布式资源优化、高频段近场无线接入等方面分析了通感一体去蜂窝超大规模MIMO技术的未来研究方向；最后总结了通感一体去蜂窝超大规模MIMO系统的主要优势和未来仍需关注的问题。

【关键词】去蜂窝超大规模MIMO系统；通感一体用户接入；联合信道估计和位置更新；分布式波束成形；分布式资源优化；高频段近场无线接入

0   引言

用户需求提升和技术革新是移动通信系统演进的源动力。随着全息类通信、数字孪生、虚实空间融合互动、广域物联网等新兴应用的快速涌现，要求未来移动通信系统能够支持Tbps量级的无线传输速率和厘米级定位精度[1-2]。基于大规模MIMO（Multi-Input Multi-Output，多输入多输出）[3-6]、毫米波[7]、新型编码调制、网络虚拟化等技术，5G实现了峰值速率、用户体验速率、频谱效率、时延、连接密度、网络能效等性能的全方位提升，用户和网络的基本需求得到了一定的满足。然而，随着应用范畴不断拓展且受到频谱、能耗、成本等多重因素的制约，移动通信系统仍需要不断演进以应对巨大的流量、连接数量增长、差异化应用以及高精度定位等持