Технології фізичного рівня в телекомунікаційних мережах 6G

Анотація

У статті розглядаються концептуальні засади та технічні рішення, спрямовані на проєктування інтерфейсів радіодоступу нового покоління (Next-Generation Air Interfaces, NGAI), які здатні забезпечити досягнення цільових характеристик мереж шостого покоління (6G) у контексті підвищеної спектральної ефективності, наднизьких затримок, масштабованості, енергоефективності, кібербезпеки, стійкості до динамічних змін середовища передачі та інтеграції інтелектуальних функцій керування. Проаналізовано еволюцію технологій доступу до 5G із визначенням ключових архітектурних, функціональних та протокольних обмежень, що унеможливлюють повну реалізацію вимог 6G. Узагальнено напрями розвитку NGAI, зокрема впровадження когнітивного радіо з підтримкою інтелектуального спектрального аналізу, технологій неортогонального множинного доступу (NOMA) та поділового доступу за допомогою розділення повідомлень (RSMA), концепції massive MIMO з формуванням вузьких променів, застосування терагерцового діапазону, використання реконфігурованих інтелектуальних поверхонь (RIS) для адаптивного керування каналами, а також алгоритмів машинного навчання (ML) та глибинного навчання (DL). Окрему увагу приділено впливу AI/ML на функції динамічного керування ресурсами радіодоступу, включаючи адаптацію до спектрального середовища, передбачення навантаження, самооптимізацію та когнітивне прийняття рішень у реальному часі. Розглянуто інноваційні схеми модуляції й кодування, зокрема геометричні QAM, LDPC-коди, Polar-коди, технологію compressive sensing та мультиплексування на основі орбітального моменту імпульсу (OAM). Запропоновано архітектурну модель інтегрованого інтерфейсу радіодоступу з підтримкою обчислювальних інфраструктур Fog/Edge/Mist/Cloud, сервісів XR, Інтернету всього (IoE), автономних систем і мобільних агентів. Досліджено перспективи застосування Cell-Free Massive MIMO та компонентів несупровідних наземних (NTN) систем у межах архітектури 6G-SAGIN. Обґрунтовано системні підходи до реалізації енергоощадного, адаптивного, безпечного та інтелектуального NGAI як ключового елементу інфокомунікаційної екосистеми 6G, здатного забезпечити злиття фізичного, цифрового і кібернетичного просторів у єдину функціональну платформу майбутнього