重新思考面向6G时代的终端设备
- 来源：千家网
- 2026/8/27 9:34:47
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6G 展现出的前景令人瞩目。一旦部署，它将实现无处不在的覆盖、极高的吞吐量、超低时延，以及地面网络与非地面网络的无缝融合。然而，作为这一愿景核心载体的智能手机，却日益难以胜任这一重任。受消费者对小巧外形、便携性和长续航能力的追求所驱动，智能手机在设计上已逐渐降低了其作为无线通信设备的核心地位。
这导致手机的实际效能未能达到应有水平，尤其难以满足未来 6G 服务的需求。尽管 6G 能否得到广泛普及尚无定论，但我们现在就必须审慎思考手机的设计思路，以确保制造商能够打造出最高效、性能最优的设备。
如今，智能手机必须容纳多个天线，而这些天线往往体积更小、效率更低。监管限制了发射功率，而多频段并存的特性也使情况变得更加复杂。对于地面移动网络而言，这并非重大挑战;然而，在非地面网络(NTN)场景下——即卫星在距离地面数百至数万公里的高空运行。
——通信面临的挑战发生了巨大变化。智能手机成为了实现 6G 愿景的制约因素，亟需一种全新的架构方案。
挑战
性能受限的终端设备对 NTN 的影响
手机的演进速度极快。从早期使用大型单频天线或外置短天线的设备，到如今在极小空间内集成多个天线的智能手机，其形态发生了翻天覆地的变化，但这同时也导致了性能的下降。作为无线通信终端，手机的射频性能实际上变弱了。在地面网络中，大多数宏基站距离用户较近，这种性能减弱或许影响不大;但在 NTN 场景下，网络面临着更高的要求。
这意味着现有手机难以应对 NTN 场景下信号所需跨越的巨大距离。低地球轨道(LEO)卫星通常距离地面 500 至 1200 公里，而地球静止轨道(GEO)卫星则远达 35,786 公里，因此自由空间路径损耗高出数个数量级。因此，若要在 6G 手机上提供有效的服务，就需要具备卓越天线和射频性能的设备。否则，性能较弱的现有设备将给 NTN 网络带来沉重负担，进而推高资本支出和运营成本。
当前智能手机的局限性
为了便于携带，设备追求轻薄小巧，这一趋势直接影响了设备自身的性能。紧凑的外形极大地限制了天线及滤波器、低噪声放大器(LNA)等电子元件的可用空间，从而可能引发干扰问题。不过，由于地面蜂窝基站部署密集，射频性能不佳的问题往往被掩盖了。
然而，在 NTN 场景下，这些局限性将无所遁形并被进一步放大。一旦射频性能不佳，其影响将波及各个层面。在地面网络中，较差的灵敏度要求无线接入网(RAN)具备更高的发射功率并进行更密集的部署。而在非地面网络(NTN)中，设备端的每一分贝(dB)损耗都需要在空间段进行补偿;这种补偿要么通过采用高增益卫星孔径(其制造与发射成本高昂且体积巨大)来实现，要么通过极低轨道(以缩短与地面的距离)来实现——后者则需要部署数量更多的卫星。
SAR(比吸收率)限制也会影响设备的性能。出于健康与安全考虑，SAR 限制了指向用户头部的发射功率，旨在防止用户吸收过量的射频(RF)能量。
6G 给传统芯片组带来的挑战
现代片上系统(SoC)将基带和射频收发器集成于微型器件中，并支持数十种频段组合，以满足智能手机的集成需求。这种方法降低了成本并实现了设备的全球通用，但智能手机的小型化已成常态，而现有的芯片组尚不支持具备非地面网络(NTN)功能的设备。
6G 的另一大关键特征是在 FR3 频谱范围内广泛采用大规模多输入多输出(MIMO)技术。支持更多的天线单元意味着设备内必须集成更多的射频链路。尽管在这些频段下天线本身的尺寸较小，但新增的射频路径显著增加了系统复杂性，这使得在集成 NTN 功能的同时实现芯片组集成面临着更大的挑战。
硬件仅是挑战的一部分。与前几代技术不同，6G 还要求采用能够适应不断变化运行条件的动态处理算法，而非固化在硅片上的算法(即算法不应是固定不变或硬编码在芯片上的)。
设备需要支持多种调制和信道解码方案，并能实时选择最合适的方案。这些方案的选择取决于具体工况，最好通过软件来实现。在应对日益复杂的射频架构的同时，还要满足这种更高的处理灵活性，这对芯片组的集成与封装工艺提出了极高的要求。
确保针对 6G 优化的射频(RF)设备性能更佳
针对当前的非地面网络(NTN)卫星星座，若要提升手机性能，还有其他方案可供考量。例如，可以采用少量位于高轨道的大型卫星，或者大量位于近地轨道的小型卫星。然而，目前的模式让手机制造商占据了优势：他们能提供消费者偏爱的设备设计，而太空网络运营商却不得不承担相关成本。这种模式在经济上既缺乏效率，也难以持续。
那么，我们该如何应对这一挑战，并确保针对 6G 优化的设备具备更出色的射频性能呢?
这可能涉及引入针对不同功能角色进行优化的芯片组系列，从而实现多样化并提供更灵活的天线选择。此外，还需要在新型天线材料、可重构阵列以及可展开式结构设计等方面加大投入。
基于角色的生态系统
在这种模式下，智能手机仍可使用，但无需支持所有的射频功能角色。这样既能保留用户所钟爱的设备形态，又能构建一个基于功能角色的生态系统。例如，可以增加可穿戴射频节点，以提供更强的射频性能和 NTN 连接能力;车辆和无人机则可充当中继设备，利用其更大的天线孔径和更高的功率预算来增强信号。
值得注意的是，OpenSignal 2024 年的一份报告显示，美国用户的大部分数据流量是通过 Wi-Fi 消耗的，而非卫星或蜂窝网络。实际上，只有当用户处于地面网络覆盖范围之外时，才需要卫星连接。这一情况改变了设计考量的逻辑：既然绝大部分数据流量仍由 Wi-Fi 和地面网络承载，那么 NTN 只需在真正需要时提供可靠连接即可，而不必时刻追求与地面网络相当的性能。
物理层面的挑战
归根结底，6G NTN 面临的最大挑战既不在于标准，也不在于软件，而在于物理定律。我们所熟知的智能手机，其便捷性与熟悉的使用体验与 6G 无线通信的物理特性并不兼容;若要将 6G 愿景变为现实，必须转变思维方式。要实现跨越数百甚至数千公里的可靠连接，需要极高的天线性能、发射功率和接收灵敏度，而这些指标在很大程度上受限于当今智能手机的尺寸、散热极限及功耗预算。
这些制约因素使得单一手机在不做出重大工程妥协的情况下，越来越难以同时支持地面6G、非地面网络(NTN)连接、先进射频(RF)功能以及自适应物理层处理。苹果近期决定在多款机型中取消对毫米波(mmWave)的支持，这充分体现了制造商在射频性能、工业设计、电池续航和商业考量之间所做的权衡取舍。随着6G技术的成熟，这种权衡取舍可能会变得愈发明显。
与其纠结于每部智能手机能否支持所有6G功能，更值得思考的问题是：对于未来的泛在连接而言，传统的智能手机架构是否依然是最合适的选择?
6G终端设备的未来将如何演变?
6G的成功不仅仅取决于卫星星座或网络基础设施的进步，更需要整个行业重新审视终端设备本身的角色定位。
当前的智能手机设计主要针对消费者对尺寸、便携性和续航能力的偏好进行了优化，而非针对未来6G服务所需的射频性能与架构灵活性。如果继续将这些权衡取舍带来的负担转嫁给卫星运营商，将导致系统复杂度和成本增加，并最终限制非地面网络(NTN)的规模化扩展。
一条更具可持续性的发展路径是构建一个基于不同角色的终端生态系统：即以智能手机为主体，辅以专用设备、可穿戴设备及其他平台，在需要时提供增强的射频能力。结合更灵活的射频架构与可编程物理层处理技术，这种方案为实现6G所承诺的高性能、高韧性及高效率提供了一条切实可行的途径。
因此，问题的关键不在于现有的智能手机能否支持6G NTN，而在于业界是否愿意重新审视关于终端设备架构的既有观念。唯有勇于变革者，方能充分释放地面与非地面网络无缝连接的巨大潜力。
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