5G商用已经一段时间了，在大家还没有完全适应5G节奏的时候，6G的研究已经进行很久了。6G将提供通用、高性能的无线连接和极致的体验，在速度上可与光纤通信相媲美，实现Tbps级的峰值速率，6G将实现每秒万兆到千万兆比特的用户体验速率，亚毫秒的时延，10倍于5G的连接密度，厘米级定位精度，毫米级成像精度，以及差错可控的端到端系统可靠性，实现未来各种以人为中心的沉浸式业务，以及各类垂直行业的全数字化转型和生产力升级。
随着无线技术的不断突破，以及对容量需求的持续增长，毫米波组网在6G时代将全面普及。毫米波在E-band有高达10GHz的连续可用频谱（66~76GHz），在中短距离移动环境下提供沉浸式极致用户体验。此外，亚太赫兹到太赫兹频段，也成为6G研究的热点频段，毫米波、太赫兹除了在提供极致速率通信的同时，也是高性能无线感知的最佳频谱，而成为6G终端和边缘站点通感一体应用的主力频段。
除了在中低频段上进行频谱效率提升的各项无线根技术创新之外，华为6G研究团队在E-band频段和太频段超高速率传输上也研究和积累多年，突破多项关键技术。下面介绍华为6G研究团队基于E-band和THz频谱进行超高速率通信关键技术验证的阶段性结果。这些新的通信频谱和技术让6G极致通信体验从理论走向实现。
E-band高容量多用户接入通信
为了验证E-band频段在高容量方面的优势，华为6G研究团队在器件、天线、封装及算法方面取得创新技术突破，自研了单芯片8通道的相控阵芯片，单通道输出功率13dBm；创新研究了基于非规则阵列的一驱多相控阵列天线，并基于LTCC（低温共烧陶瓷）工艺实现与有源芯片的高密度互连。同时，基于创新的光电转换接口技术（图1）、基于RB/RBG级的多用户MIMO技术、以及多通道模拟FDM信号带宽提升技术，在室内场景下完成单站多用户接入测试（图2），实现了单用户吞吐超过22Gbps，多用户系统容量超过210Gbps的测试结果（图 3），为业界多用户接入系统最高容量记录，验证了E-band频段作为超高容量接入的关键技术及可行性。
图1 毫米波E-band光电转换接口技术
图2 毫米波E-band室内多用户测试场景
图3 毫米波E-band室内高容量测试结果
E-band 高容量高速车载移动通信
华为于2022年6月在成都华为6G外场完成了6G E-band V2X外场测试。测试场景如图4所示，来自车载摄像头、传感器的数据通过上行信道传至基站，云端使用超大算力完成多车协同调度等决策后，通过下行信道将决策信息发回车辆，车辆根据决策信息完成相应的驾驶动作。该测试使用E-band 72GHz频段，800MHz带宽。如图5所示，该测试在Hyper-Cell高速移动场景下实现了上行2.2 Gbps、下行360 Mbps的微秒级时延稳定传输，充分验证了E-band赋能云基自动驾驶等高吞吐、高可靠、低时延场景的可行性。华为使用超大吞吐、超低时延、超高可靠的无线传输保障了云基自动驾驶的可靠性，降低了自动驾驶对车端处理性能的要求，也为6G无人驾驶、智能驾驶、多车协同提供了无限可能。
图4 E-band 移动测试场景示意
图5 外场移动性测试结果
E-band低功耗短距通信
华为6G研究团队在毫米波70GHz频段，验证了室内短距（如10m）场景，利用E-band无线通信替代所有有线短距连线方式来传输4K-VR业务的可行性。测试场景如图6所示，该测试实现了超过10Gbps吞吐率、亚毫秒级时延的高速短距传输。图7为实时测试结果。同时，通过突破以下多种先进技术，使整机理论功耗低于560mW。
面向Tbps级高吞吐率的超低功耗Polar编解码技术：结合极简代数译码方法，替换中等码率外码，大幅简化SC译码流程的同时显著提升译码吞吐率，相对传统短距编码方案降低80%芯片面积。
低功耗1比特ADC（模数转换）技术：利用有限数量的ADC比特，可以大幅削减射频链路的功耗。接收侧利用过采样的过零调制，可以进一步提升整机的频谱效率。
高速短距相控阵天线与智能波束扫描技术：全新设计的双极化子阵相控阵天线，实现双流数据的高速传输，结合基于快速树搜索的智能波束扫描算法，使得在高移动性场景下精准调整波束方向成为可能。
高效硅锗大天线阵列的封装天线技术AIP（antenna in package）：大规模高增益不规则阵列天线可封装在手机规格的LTCC模块中，使微型的AIP也可以应用在可穿戴设备中。
图6 E-band 室内短距测试场景
图7 E-band室内短距测试实时结果
太赫兹超高速率通信
太赫兹频段可提供超大带宽的频率资源，因此，太赫兹通信被认为是达成6G 太比特每秒（Tbps）通信速率的重要技术备选方案，有望应用在中短距离超高速无线传输，固定无线接入，高速无线回传等场景。同时，利用太赫兹通信信号的带宽超大的特点，在网络和/或终端设备的高精度定位和高分辨率感知等通信感知一体化场景，也是太赫兹通信应用的重要扩展方向。华为6G研究团队，在太赫兹关键核心器件、信号处理、系统架构等研究领域持续取得技术突破，自主研究高效率高性能射频器件（混频器、振荡器、放大器等）和高性能调制器件，创新研究MIMO多用户技术、低量化精度低复杂度超宽带信号处理等技术，率先实现220GHz太赫兹频段通信原型系统，完成室内短距离（15~55m），室外300到750米中距离(图8)，室外3.5公里远距离,(图9），SISO，4*4 MIMO, 单用户和多用户等多个典型通信场景的系统性能验证。峰值速率达240Gbps,频率效率达17.19bps/Hz，创业界最高纪录，并验证了太赫兹通信在通信距离、空口容量、实现复杂度、频谱效率等综合因素下的系统技术可行性。太赫兹通信技术测试也是2022年8月以来，在工信部指导下，IMT-2030（6G）推进组开展的6G技术试验中的关键测试项。
图8 太赫兹通信原型样机中远距离测试场景
图9 太赫兹通信原型样机远距离多用户测试场景
在开拓和探索6G无线根技术创新方向，华为研究团队持续投入，与产业开展广泛合作，在围绕毫米波E-Band频段，进行多用户峰值速率，短距低功耗，车载高速移动的测试和深入的技术评估，围绕亚太赫兹及太赫兹频段，进行长距峰值速率测试，感知成像测试，以及在工业机器人应用的可行性测试。6G将把物理世界和数字世界融合为一，以人为中心的极致通信体验将创造全新的元宇宙生活方式，给人们的生活、学习、工作和旅行带来全新的可能。面对挑战，创新永无止境。为实现6G随时随地极致通信体验的愿景，期待与业界携手迎接挑战。
