6G移动通信提出了极致连接的发展需求，东南大学尤肖虎教授在Science China Information Sciences 发表观点文章，首次揭示了在极低时延条件下MIMO无线传输存在的信道容量崩塌效应。文章基于空时互换原理，提出空时二维信道编码技术以实现6G极致连接，并对其发展前景进行了展望。You X H. 6G Extreme connectivity via exploring spatiotemporal exchangeability. Sci China Inf Sci, 2022, doi: 10.1007/s11432-022-3598-4
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为支持1ms或更短的通信时延，5G系统采用Mini-slot时隙结构和信道编码分块传输技术。未来6G移动通信提出了极致连接的发展需求，将引入更短的时隙结构和信道编码分块长度，以实现更低的通信时延、更高的传输速率和可靠性。东南大学尤肖虎教授在Science China Information Sciences 发表的观点(Perspective)文章中，首次揭示了在极低时延条件下，MIMO无线传输存在信道容量崩塌效应。基于空时互换的MIMO无线传输原理，介绍了富散射和欠散射信道条件下的空时二维信道编码技术，给出6G极致连接所需的超低时延高可靠无线通信的一种创新实现途径。信道容量崩塌效应是指在信道编码长度趋短时，MIMO信道容量界将迅速恶化的现象。在信道衰落为独立同分布且信道编码长度较长时，MIMO无线信道的经典信道容量界与MIMO信道的空间自由度成正比，此时信道编码长度的影响被忽略。而在信道编码长度趋短时，其影响不能被忽略，导致在误块率指标要求很高时，MIMO信道的最大可达速率急剧下降。信道容量崩塌效应揭示了传统时间域信道编码的局限性。信道编码长度影响下的MIMO信道容量界的闭式解指出，如需在未来6G系统中进一步降低传输延时，即进一步缩短信道编码分块长度，那么在其它技术指标保持不变的前提下必须增加空间自由度。在文章中，上述原理被命名为“空时互换”特征，是用于解决信道容量崩塌效应的一个基础性原理。基于此提出的空间-时间二维信道编码方法，先在时间域进行信道编码，然后再在空间域进行信道编码。当信道编码分块长度非常短时，所提方法在相同MIMO无线传输吞吐率的场景下，获得约3 dB的误块率性能增益，进而提升6G极致连接所需的超低时延高可靠无线通信的能力。目前的空时二维信道编码技术仍属于非常初步的研究，需进一步探索性能最优或近似最优的空时二维信道编码方法，使MIMO无线传输的性能逼近信道容量界。空时互换原理的基础理论研究处于探索阶段，而空时二维信道编码的技术研究也提供了一系列新机遇和新挑战；此外，在仿真验证的基础上，构建真实场景下的实验系统对相关理论技术进一步验证，将有助于推动该方向的研究不断走向成熟。