2026年6G网络大规模MIMO波束赋形优化

2026/06/13汇报人：技术研发部2026年6G网络大规模MIMO波束赋形优化目录技术背景与核心挑战大规模MIMO波束赋形原理演进AI驱动的波束赋形优化关键技术突破与实践应用场景与产业价值未来展望与行动建议010203040506技术背景与核心挑战016G愿景：智能体互联网时代的连接重构6G不仅是5G速度的线性提升，更是连接本质的彻底重构数字孪生与物理世界深度融合构建全息通信网络，实现微秒级超低时延与超高可靠性连接空天地海一体化覆盖通信终端遍布全球，包括卫星、高空平台、无人机等移动设备AI原生网络架构AI深度嵌入收发两端，实现智能体自主运行与性能优化AI大模型爆发式增长需要海量数据实时训练与推理频谱效率提升需求迫切空间维度资源成为关键突破口能效与成本约束加剧传统架构面临瓶颈FR3频段：6G主战场的技术挑战6-24GHz频段被3GPP确定为6G主频段，带来前所未有的技术难题天线阵列规模激增FR3频段天线阵列可达730个单元，比5G高出一个数量级覆盖能力瓶颈在不新增基础设施前提下，需实现与FR1等效覆盖能力硬件复杂度攀升封装、温度管理与能效面临创新突破压力带宽与衰减矛盾高带宽潜力与信号衰减快的矛盾性能与能耗矛盾性能提升需求与能耗成本约束的矛盾远场与近场矛盾传统远场假设与近场传播特性的矛盾大规模MIMO波束赋形原理演进02波束赋形技术原理相位与幅度调控调整多个天线发射信号的相位和幅度，使信号能量在特定方向叠加增强定向波束形成在目标方向同相叠加增强信号，在其他方向相互抵消减少干扰三大增益空间复用增益、分集增益、阵列增益（波束成形增益）技术演进阶段典型配置关键技术性能提升4GLTE4×4MIMO开环发射分集+闭环空间复用频谱效率提升2-3倍5GNR64TR多用户MIMO、三维波束成形频谱效率提升3-5倍6G展望数百至上千单元超大规模MIMO、AI原生优化频谱效率提升10倍以上超大规模MIMO：突破传统架构瓶颈技术瓶颈突破方向全数字MIMO架构能耗与成本随天线数量线性增长，难以支撑超大规模部署数模混合MIMO架构能效优势明显，但空间资源利用不足，频谱效率仍有提升空间射频通道限制传统MIMO并行传输流数受限于射频通道数量超维MIMO技术接收端引入采样点级高速可重构天线阵列，在一个OFDM符号采样间隔内动态切换多种模拟波束流数突破在不增加射频通道数前提下，支持更多并行传输流数，显著提升频谱与能量效率性能逼近通过对模拟波束优化设计，频谱效率可接近理想全数字MIMO系统近场传播与空间非平稳特性远场假设失效阵列孔径显著增大且FR3频段波长更短，用户易处于近场区域空间平稳假设失效部分遮挡与不完全散射导致不同阵元面临的多径传播环境差异显著阵元间相位非线性变化传统平面波模型无法准确刻画近场球面波传播多径离开角/到达角随阵元位置偏移需阵元级参数演化刻画阵元间信号功率统计特性波动空间非平稳性引发功率衰减差异0.6bps/Hz北邮张建华团队"双维度参数扩展机制"已纳入3GPPTR38.901技术报告频谱效率预测误差AI驱动的波束赋形优化03AI赋能网络：双向驱动的技术革新AI赋能网络物理层优化AI获取智能信道信息、优化波束赋形、提升接收信噪比网络层智能用户智能切换、网络资源智能调度优化业务层感知感知与预测用户业务类型，提升业务级用户体验网络使能AI端边云协作泛在智能服务智能体支撑AI服务编排和实时精准的通算智资源控制低成本、按需、高效提供泛在普惠的智能服务为智能手机、智能机器人、智能网联汽车等提供算力与模型支持三角均衡性能质量代价AI原生波束赋形架构模型复杂度与时延、能耗约束的平衡可解释模型与稳健训练数据的构建动态环境下系统可靠性的验证框架5G时代AI主要局限于基站端，用于网络优化6G时代AI嵌入收发两端，实现更智能的设备、网络和交互实时决策嵌入RAN机器学习驱动波束成形、资源分配及移动性管理端到端优化从信道估计到波束成形的全链路AI优化动态环境适应通过AI算法实时优化参数，提升动态环境中的覆盖可靠性智能信道估计与波束优化导频开销激增导频开销随天线数量增加而显著增长信道信息过时高移动性场景下信道信息快速过时参数估计精度不足复杂多径环境下参数估计精度不足低开销信道估计浙江大学黄崇文团队通过通信大模型实现低开销信道估计鲁棒性波束赋形AI算法实时优化RIS参数，提升动态环境覆盖可靠性智能导航能力为毫米波安装"智能导航"，增强对移动终端或障碍区域的定向传输15%-95%AI增强CSI反馈系统跨厂商测试用户吞吐量提升~50%基于AI的CSI反馈机制系统下行链路吞吐量提升关键技术突破与实践04智能超表面（RIS）辅助波束赋形技术原理动态调控由大量可编程单元组成，动态调控反射信号的相位和幅度波束精准导向将分散的毫米波信号精准导向目标区域低成本部署无源阵列设计，功耗与成本显著低于有源基站创新方案关键使能技术RIS辅助无蜂窝MIMO联合预编码优化分式规划框架用低成本低功耗RIS取代部分基站，网络容量提升约30%联合优化基站有源预编码与RIS无源预编码，最大化多用户宽带系统和速率将有源与无源预编码设计解耦为多个子问题，交替求解获得收敛方案核心定位破解覆盖难题RIS成为破解毫米波覆盖难题的关键使能技术技术融合智能超表面与无蜂窝MIMO深度融合性能跃升实现网络容量与能效的双重显著提升双RIS硬件创新设计双RIS硬件创新设计专利号：CN122122759A英国电讯有限公司申请专利，采用双透射式RIS分别重构上下行链路信号。分离式设计为大规模部署提供创新硬件支撑。技术优势独立处理第一RIS应用下行链路配置，第二RIS应用上行链路配置负荷降低分离式设计降低单元工作负荷效率提升提升处理效率，为RIS大规模部署提供硬件支撑应用场景低空经济RIS集成于浮空平台，增强毫米波信号，支持无人机物流、低空巡检工业通信解决工厂环境多径干扰与覆盖盲区航道通信实现水上场景的稳定覆盖无蜂窝大规模MIMO架构去中心化部署部署大量分布式小型基站，消除小区间干扰用户为中心突破传统以基站为中心的集中式架构限制协作传输基站间引入协作充分消除干扰，大幅提高网络容量技术优势容量提升比集中式大规模MIMO获得更高网络容量覆盖增强解决小区边缘性能下降问题灵活部署适应复杂场景的差异化覆盖需求成本挑战部署大量分布式基站带来高成本与功耗，需通过RIS辅助等技术降低投入。需通过RIS辅助等技术降低投入能效优化与绿色通信↑显著射频前端功耗增长⚠

能耗挑战高高密度部署运营压力⚠

成本压力↓降碳可持续发展碳排放要求✓

绿色目标天线阵列规模激增射频前端功耗显著增长高密度网络部署带来运营成本压力可持续发展要求降低碳排放低功耗射频前端从硬件层面降低单元能耗智能休眠模式根据业务负载动态调整激活天线数量AI编排系统减少非必要传输，优化资源分配每个层级都需要融入能效设计，不仅关乎可持续性，更关乎高密度、大容量网络的经济与运营可行性应用场景与产业价值05低空经济：立体覆盖新蓝海场景需求无人机物流高可靠、低时延的实时控制与导航低空巡检大范围、低成本立体覆盖空中交通管理多目标协同与冲突探测技术方案立体覆盖1浮空平台部署2RIS集成增强3智能波束跟踪通过浮空平台实现大范围立体覆盖RIS集成于平台，增强毫米波信号覆盖AI驱动波束赋形，适应高速移动目标产业价值"低空经济需通过创新通信技术补齐覆盖短板，RIS辅助波束赋形是关键支撑"—武汉大学深圳研究院

黄晓明低空经济具有万亿级产业潜力，但通信网络覆盖存在短板。通过浮空平台与RIS技术的创新融合，可有效解决立体覆盖难题，为无人机物流、低空巡检、空中交通管理等场景提供高可靠、低时延的通信保障，推动低空经济规模化发展工业互联网：智能制造升级核心需求超高可靠性工业控制指令传输误码率要求极低超低时延实时控制回路时延需控制在毫秒级确定性传输时延抖动需严格可控技术赋能多用户MIMO支持大量工业终端并发接入波束精准赋形为关键设备提供专属高可靠链路智能干扰管理AI优化波束方向，避免工业环境多径干扰应用案例智能工厂中的机器人协作，通过感知技术与通信融合，实现厘米级精度定位与稳健集成智慧交通：车路云协同技术架构云边节点部署AI模型提供推理、算法迭代等服务补齐终端能力短板通过边缘计算增强车载终端处理能力筑牢交通安全根基高可靠、低时延通信保障行车安全波束赋形应用高速移动跟踪AI驱动波束实时跟踪高速移动车辆多车协同通信多用户MIMO支持车车、车路通信交通合规监控通感一体化实现无人机探测、交通监控网络可发展为泛在传感器网络，赋能交通合规等多元应用场景全息通信与扩展现实Tbps级峰值速率全息通信带宽需求6G支撑全息通信与XR融合，实现沉浸式体验的核心带宽指标100倍比5G提升毫秒级时延保障交互线性增长空间复用增益MIMO支撑空间复用增益：多天线并行传输多路数据流，容量随天线数量线性增长频谱效率提升：在不增加带宽情况下实现频谱效率倍数增长覆盖增强：波束赋形提升接收信噪比，支持更高阶调制编码技术路径带宽提升空间约10倍，剩余10倍提升必须依靠MIMO空间维度资源挖掘带宽10倍+MIMO空间维度10倍=100倍提升产业生态与商业模式创新产业链重构商业模式创新价值逻辑重构芯片供应商从专用基带处理器向通用加速计算平台转变设备商从封闭工程体系向可编程、可训练AI基础设施转型运营商从通信管道向智能节点演进通感一体化服务网络作为泛在传感器，提供感知增值服务AI能力开放基站成为边缘AI数据中心，提供推理服务按需定制网络以用户为中心的弹性可定制网络服务英伟达推动通信网络从专用通信设备向通用计算平台转变重新定义"基站"内涵未来展望与行动建议06技术演进路线图2024-20261技术攻关与标准布局完成FR3频段信道建模与测试验证AI增强CSI反馈技术标准化（5G-AdvancedRel-18/20）RIS辅助波束赋形原型验证→2027-20302系统集成与外场试验超大规模MIMO系统集成测试AI原生波束赋形架构验证低空经济、工业互联网等场景试点→2030+3商用部署与生态成熟6G网络商用部署空天地海一体化覆盖实现产业生态全面成熟标准化进展与国际协作类别主体核心进展国际标准组织3GPPTR38.901技术报告纳入FR3频段超大规模MIMO信道模型ITU发布IMT-2030空口技术性能指标报告，定义20类空口技术指标产业联盟未来移动通信论坛、紫金山实验室等推动技术协同中国贡献中国移动提出6G"三层五面"新一代基础网络架构信科移动在空天地一体化、超维度天线等方向申请专利超1500件北邮FR3频段信道模型被3GPP采纳协作重点区域标准与频谱协调产业联盟与开源社区建设测试标准与认证体系统一核心挑战与应对策略风险管控·建立技术成熟度评估体系·完善测试验证平台·推进风险管理与可持续发展机制技术成熟度、工程化与产业生态面临多重挑战技术挑战信道建模复杂性天线与无线传播环境紧密耦合，多径信息提取难题硬件瓶颈封装、温度管理与能效需创新突破AI模型可解释性动态环境下系统可靠性验证框架缺失应对策略聚焦场景与技术强化融合与验证，开展核心技术协同攻关开放产业生态依托龙头企业打造开放产业生态，加强关联产业布局人才培养与投入加大研发投入，培养跨学科复合型人才对产业界的行动建议技术研发方向产业布局重点竞争策略强化基础研究在通信、组网、融合等基础理论方面实现0到1突破产学研用协同把技术落到工程和产业中，实现学研产用闭环开放包容合作共同推动全球6G创新生态与统一标准6G技术融入5G通感融合推进空天地融合阶段性产品与