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6G的智能全息无线电作为６Ｇ 物理层备选技术，全息无线电具有同时实现射频全息、空间频谱全息和空间波场合成的能力，能够通过空间频谱全息和空间波场合成对全物理空间内的电磁场进行全闭环精准调制和调节，有效提高频谱效率和网络容量，从而支撑全息成像级、超高密度以及像素化的超高分辨率空间复用。该综述全面梳理了面向６Ｇ 的智能全息无线电的基本概念及国内外研究现状，重点分析了基于智能全息无线电技术的６Ｇ 通信系统架构，详细阐述了涉及的关键技术和挑战，包括光电二极管和电光调制器紧耦合全息天线阵集成、微波光子前端与光学信号处理的透明融合、ＲＦ 全息空间的快速重构算法与ｋ 空间层析、面向智能全息无线电的空间波场合成技术和算法。
随着５Ｇ 技术的大规模商用，面向下一代移动通信技术的６Ｇ 需求已得到来自各行各业的广泛研究，但目前多数仍停留在想象阶段 。因此，６Ｇ的驱动力被更多地归结于技术驱动、范式转换和无线技术演进的内在逻辑 。尽管如此，行业和学术界对６Ｇ 的需求和应用场景仍达成了一定的共识 ： ① 随着人口红利和流量红利的递减，未来移动网络将更多地从２Ｃ 业务转向２Ｂ 业务。例如，未来智能工厂中智能移动机器人的密集协同、实时控制、复杂操作和无线访问高性能计算资源等需求，要求通信系统具有ＴＢ 级别的分布式计算能力、１００ Ｇｂｉｔ／ ｓ／ ｍ２或１～１０ Ｔｂｉｔ／ ｓ／ ｍ３的超高数据密度和小于１０ μｓ 的超低延迟，从而实现机器实体和操作过程的数字孪生以及远程故障排除。 ② ５Ｇ 仍缺乏杀手级应用的主要原因是移动网络尚未突破无线通信这一单一功能。事实上，网络空间可以和电磁空间构成陆海空天之后的“第五维空间”，而一个高分辨率的五维空间信息系统（５ＤＭａｐｐｉｎｇ）被认为是促进未来物理、生物和数字世界融合的关键赋能技术。因此，６Ｇ 技术有必要在满足无线通信的基本需求外，实现感知和通信融合，以无线感知为基础更好地了解更高维度的物理世界，促成融合通信、感知和计算在内的多功能一体化系统，从而为社会提供更广泛的先进技术服务。 ③ 随着人工智能的发展和渗透，移动网络将从５Ｇ 的万物互联到６Ｇ 的万物智联。在后５Ｇ 时代，人工智能技术和物联网感知技术的发展使得万物智联成为了可能，而随着６Ｇ 时代ＡＩ 进一步的发展，人与人、人与物、物与物之间都会建立紧密、直接、高效、智能的联接。原生ＡＩ 的应用与发展，将会为整个６Ｇ 网络带来更强大的处理能力和更高的处理效率，能够应对更全面的应用场景。 ④ 为了适应飞机、轮船和火车的超宽带需求，空间和地面网络将需要互连和整合，从而形成一个泛在移动、超宽带的应用场景。为了应对该应用场景中的海量智能终端，一个多尺度的、能够突破空－天－地－海区域限制的室外大尺度空天地一体化通信网络和室内短距离３Ｄ 立体网络将成为６Ｇ 网络架构的备选方案。其中，室外大尺度空天地一体化网络为多层网络，包括由各种轨道卫星组成的天基网络，由飞机、ＵＡＶ 或ＨＡＰＳ 组成的空中网络，以及地面网络；而室内短距３Ｄ 网络以毫米波、太赫兹波或无线光等短距离通信为主。 ⑤ 在碳达峰和碳中和的大背景下，移动网络的节能减排将是未来行业创新的重点，发展绿色和可持续的移动网络将是一个更加紧迫的需求。综上所述，６Ｇ 将是一张具有超高速率、超高数据密度和超低时延的泛在超宽带绿色移动网络，以满足海量高性能智能超级终端的高效数据交互和计算协同需求。同时，智能驾驶和智能工业革命也对６Ｇ 提出了核心需求，将催生出包括泛在移动超宽带（ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ Ｍｏｂｉｌｅ Ｕｌｔｒａ⁃Ｂｒｏａｄｂａｎｄ，ｕＭＵＢ）、超宽带低时延（ｕｌｔｒａ⁃Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｌａｔｅｎｃｙ，ｕＢＢＬＬＣ）和超高数据密度（ｕｌｔｒａ⁃Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｄｅｎｓｉｔｙ，ｕＨＤＤ）等业务类别在内的应用场景。匹配这些服务和场景需要覆盖从微波、毫米波、太赫兹到自由空间光的超谱或全谱移动通信系统，变革性物理层技术，以及通信、感知和计算的端到端协同设计 。 |
