当前，地面蜂窝移动通信系统覆盖的人口数量已经超过70%，但是由于技术和经济限制，只覆盖了20%的陆地面积，6%的地球表面面积。当6G时代到来，我们将解决地球剩余94%面积的网络覆盖问题。地面蜂窝通信系统和高、中、低轨卫星通信系统融合发展，构建天地一体化通信系统，将极大地扩展终端的接入区域，可实现在全球范围内，任何人，任何物，在任何地点，在任何时间的无缝接入。

马斯克的星链计划，已经开启了人类6G网络的第一步，中国的星网计划将在2027年完成第一阶段500颗卫星的组网密度，助推全球6G网络，助力人类世界、数字世界和物理世界之间的高效互动。而在面向6G的物理数字融合世界中，终端将发挥重要作用，终端是构建数字世界的神经末梢，是物理世界与数字世界相互作用的媒介，并将提供物理与数字世界融合服务。

2030年及以后，预计将有千亿的终端设备需要联网以满足不同场景的多样化需求。这些设备包括各类传感器 (环境监测，工业制造，体域网等)，水表电表等，各种智能家居的设备，可穿戴设备 (手表，XR 眼镜等) ，行业作业工具，人机互动终端等。

在面向6G 新场景和增强能力时，目前终端在功耗、复杂度、覆盖、成本、体积等诸多方面会进一步加剧甚至产生新的挑战，成为制约6G发展的瓶颈。这挑战或问题包括：

• 未来广域接入与终端覆盖性能受限的矛盾

• 全频段多制式的接入需求对终端成本体积功耗的挑战

• 组网和接入不够灵活与普适性不强的问题

• 终端的感知能力和计算能力有限的问题

• 电池和供电技术有待突破与终端‘0’功率通信需求之间的矛盾

• 小型化终端的 AI能力受限问题

• 借助AI 进一步提升终端性能的问题

星地融合：卫星与地面融合技术

相比地面蜂窝通信终端，卫星通信终端在形态、功耗、通信速率、集成度、网络联通性等方面都不算友好。一方面是因为卫星通信传输距离远、大尺度衰落严重，当通信卫星是GEO同步卫星，且采用毫米波及以上频段时，路径损耗极大；另一方面是因为卫星通信领域标准化程度较低，系统之间缺乏标准化接口。

表1中，天通一号手持机同时支持卫星通信和4G LTE 标准，但仅仅是两颗芯片的简单集成，在制式间切换、节省资源等方面都没有做任何的优化。目前卫星通信终端和地面蜂窝通信终端难以深度融合的主要原因是两种通信体制差异太大，而且卫星通信网络和地面蜂窝网络没有统一管理。

一方面，空地传输技术的选择直接决定了通信终端芯片的实现方案，因此终端要实现两种空地的有机融合、资源共享，首先需要针对不同的通信信道特性、不同的通信场景和资源限制情况，统一设计融合的空地传输技术。

另一方面，卫星通信终端和地面通信终端的有机融合，意味着终端能够随时随地通过卫星节点或地面基站接入网络，并实现无缝切换。为此，需要设计星地融合的网络架构，实现一种网络架构覆盖卫星接入网和地面接入网，采用统一的接入管理机制。

相比地面蜂窝通信系统，卫星通信传输距离远，大尺度衰落严重，尤其是当用户链路使用Ku/Ka 等高频段时，路径损耗更大。在卫星通信载荷能力一定的情况下，增大终端天线尺寸提高终端 G/T 值是实现高速数据传输的有效手段，解决终端大规模相控阵低成本化的问题是星地融合高频段终端规模化应用的必要途径。

但是，卫星通信与地面蜂窝通信存在较大差异，二者的信道模型不同、传输环境不同。卫星通信星载资源有限、传输距离远、低轨卫星节点高速移动等特点给空地传输技术融合、网络架构融合、移动性管理融合等带来挑战。

3GPP立项 的非地面网络(Non-terrestrial networks, NTN)项目致力于将卫星通信与 5G 融合， 解决 (New Radio ，  NR) 支持 NTN 的问题。3GPP NTN 标准化工作将为6G 星地融合研究奠定基础。从终端的角度来看，6G 星地融合关键技术包括天地一体化柔性网络架构、6G星地融合传输技术、低成本终端相控阵天线技术等。

多频段融合技术

为了满足通信需求的多元化发展，通信频段不断扩展。无线通信系统泛在化、协同化的特征，将逐步演化成为一个异构互联的融合网络。多种制式、多种频段的网络共存，形成多重立体覆盖，相互补充、协同工作。

从终端的角度看，这就意味着系统中将同时存在多种接入网络，为终端提供了多样化的接入手段。但是，为了避免干扰，不同接入网络往往采用不同的通信频段。此外，由于频谱资源管理的历史原因，同一接入网络也面临所分配的频段存在碎片化等问题。因此，终端需要支持多种通信制式和多种射频频段，才能接入不同网络。在未来6G 时代，业务需求类型将更加细分，终端需要提供越来越多样化的接入能力，最优接入选择问题、多模多频有效融合问题以及提高终端频谱使用效率问题变得更加具有挑战性。

• 终端射频前端模组技术

终端支持多模多频主要与基带芯片、射频芯片、射频前端三部分有关。相对于数字化的基带芯片和射频芯片，多模式多频段对射频前端带来的挑战更大。射频前端决定了终端可以支持的通信模式、接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标，直接影响终端用户体验。

射频前端由一系列模拟器件组成，包括开关 (Switches )、功率放大器 (PA)、 低噪声放大器 (LNA)、滤波器 (Filter) /双工器 (Duplexer) 等。每种通信制式、每个频段需配置专门的滤波器或双工器，很难共用。

随着终端支持频段数的增加，其器件数量将逐渐增加。而终端对尺寸的要求较高，尤其全球最重要的消费类终端要求既轻又薄，由于结构设计的要求，终端留给射频前端的PCB面积是无法增加的。此外，随着通信制式射频复杂度的提升，使用分立方案的调试效率迅速下降。在空间和时间上的双重约束下，射频前端器件朝模组化方向发展已经成为一大趋势，这样不仅可以降低体积和尺寸，同时也能够提升性能，提高调试效率，降低成本。

射频前端模组是以系统封装 (SiP) 的形式集成数个不同工艺的高性能器件，包括射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器、功率放大器等分立器件。射频前端模组面临的挑战之一主要来自于高性能滤波器。1.5GHz~3.0GHz 是移动通信 的黄金频段。这段频率范围最大的特点就是“拥挤”和“干扰”。FDD LTE  频段 Band 1/2/3/4  、TDD LTE 频段 B34/39/40/41、TDS-CDMA 的全部商用频段都在这个范围内，甚至GPS 、Wi-Fi 2.4G 、Bluetooth 等重要的非蜂窝通信也都工作在这个范围。随着5G的到来，终端射频前端面临的频段越来越多，滤波器数量的需求达到几十只甚至上百只，使得射频前端的设计变得极为复杂。

为了满足大带宽的要求，5G NR 拓展到了毫米波频段。未来， 6G 时代还可能拓展到太赫兹频段。因此，终端支持的频段范围需要不断拓宽，从几百兆赫兹的低频段到几十G赫兹的毫米波频段、乃至太赫兹频段都需要支持。过高的频率和过宽的带宽，半导体晶体管的特性下降很快，很难做出高性能。

带宽的增加导致实现滤波器带内平坦度指标越来越困难，实现最优滤波器需要基于声表波、声体波或MEMS。同时，功率放大器的效率随着频率的提升而降低，实现最优功放效率需要 GaAs 或者 GaN。这些器件工艺互不兼容，射频前端要实现异质集成，把不同工艺的芯片转移到共同一个芯片衬底，面临材料失配、电互联、散热困难等系列挑战。

• 智能接入技术

未来，基于不同接入技术标准的无线网络将长期共存，包括传统地面蜂窝通信中的基站、终端直通( sidelink)、卫星通信、以及WiFi 等，形成异构无线网络，为终端提供泛在的接入，以满足连续广域覆盖、热点高容量、高可靠低时延以及低功耗巨连接等不同应用场景的通信需求。在异构多重无线网络中，海量用户行为的随机性、业务需求的动态变化和网络特性的复杂性，使得接入控制是非常具有挑战性的。

随着AI 技术在无线通信领域应用的不断拓展，人们逐渐认识到，人工智能技术，比如机器学习、深度学习等，提供了一种有效的方法来处理动态性高、复杂度明显的问题。AI技术能够利用接入网络中的大量数据，并结合来自最终用户体验和最终用户行为特征的其他维度，使得接入控制更加精细化、准确化。基于AI的无线接入控制技术，将对终端侧业务 QoS 需求和网络负载、干扰及网络 参数信息进行数据收集和分析，在不同用户的业务需求与不同网络特性间进行智能适配。

在异构网络接入控制的过程当中，由于网络的动态性导致了决策过程也必然是动态性的，主体和环境需要进行频繁交互、感知，从而智能化地协调终端和网络的决策行为。当前，从终端的角度来看，无论是处于空闲态还是连接态，接入网络的选择策略都是由网络侧提供。虽然由网络侧进行接入控制可以在负载均衡、系统容量 等方面获得更好的系统性能，但是却难以满足用户精细的业务需求和个性偏好。另一方面，多种接入技术在网络侧的融合程度差异较大，难以实现对终端接入控制的全局优化。

未来，在通信感知一体化技术以及 AI 技术的支持下，发挥终端自主性，终端自主地完成网络感知，综合考虑多种无线接入技术的能力、网络覆盖情况、网络使用情况、网络参考接入策略、业务需求、资费和用户的偏好，选择最优的网络接入，将是一种提高用户体验的方法。根据中国星网向ITU提交的星座频谱申请，中国星网计划建设一个包含12992颗卫星的庞大星座系统。6G时代已然能清晰地看到，6G终端市场将是下一个万亿级的风口市场，掌握终端就等于掌握了市场。

内容摘自《终端友好6G技术白皮书》