6G洞见 | 朱咏絮：流态天线，将定义6G时代通信新范式

Q1：流态天线系统（FAS）和我们熟悉的传统天线核心区别是什么？它的"可重构"特性，具体能让天线实现哪些传统天线做不到的能力？

朱咏絮：流态天线和传统天线最本质的区别在于，流态天线是可动的，或者换句话说是可形变的。传统的天线系统里，天线往往是固定的，也因此，为了提升通信性能，需要增加固定天线的数量，形成特定的天线阵列，并且因此引入一些信号处理方式，也就是业界熟知的MIMO系统。但是很现实的问题是，天线的增加是有代价的，更具体的，射频链(RF Chain)的增加是有代价的，这个代价不仅是经济成本，还有天线阵列需要占据的空间，这些都是阻碍传统MIMO,或者是Massive-MIMO在大规模部署中可能存在的问题。

流态天线的出现，使得我们有了一个新的角度去看这个问题，当我们在谈论增加天线数量以实现性能提升时，我们到底需要什么？我们是否真的需要很多的传统天线，每个天线后端链接一个射频链路？或者说是否存在一种可动的、可形变的天线，仅配备一个射频链路，通过适当的移动、形变，可以达到甚至超越传统MIMO的性能，这就是流态天线最根想解决的问题，我们想要MIMO的性能增益，但我们不想要MIMO的代价提升。

传统天线很难或代价极高的能力包括：按照环境选择最佳激发位置，通过切换不同端口获得分集增益、干扰规避带来新型的自由度、用更少的硬件逼近更大的孔径效果，将通信资源、时间资源复用，以对抗来超级复杂的通信场景。而流态天线的概念将打破大家对传统天线的概念，流态天线将不仅仅是贴片天线的形式，可能是液体的，甚至于气体（等离子）状态；可能在灯泡上，可能长在烟囱上；可能是光敏、温敏的；可能是3D打印可收缩的。利用天线自身的自由形变带来额外的空间自由度（DoF），灵活对抗信道中的各种随机大尺度、小尺度衰落。

Q2：流态天线系统的哪些技术优势，能解决6G时代通信面临的海量连接、信号干扰、频谱效率等问题？

朱咏絮：在未来数字升级的各种智能通信场景中，比如室内、城市、峡谷、工厂等特定环境，将面临（1）多径簇密集，有人、机、物等遮挡频繁或移动，深衰落与相位快速漂移更常见；（2）超密集部署、小区边缘比例增大，多用户同频复用时干扰叠加，SINR被"干扰地板"限制；（3）同一时频资源上同时活跃的用户/终端多，导致调度困难、碰撞概率高、链路质量分化明显。

流态天线正是应对未来超级复杂场景的必然产物，面对未来复杂的通信场景，FAS利用可重构端口/灵活激发位置引入额外空间自由度，使系统能够在候选端口中动态、灵活的选择"更强目标信号、更弱干扰耦合"的空间采样点，从而在超密集多用户环境下利用少量成本大幅度提升网络谱效、能效。与此同时，在遮挡频繁、散射簇密集的复杂传播环境中，端口重选机制可持续规避深衰落与不利多径叠加，显著稳定链路质量，并降低海量终端场景下对全量CSI获取的依赖与开销。近年来在流态天线理论研究中的"fluid antenna multiple access"，正是对此类问题的解决方案。

Q3：面向6G的流态天线系统研讨会重点探讨FAS的建模、信道估计、AI辅助算法等核心技术，这些技术的突破，对提升6G通信的性能、安全性，以及支撑通感算一体等6G典型场景有怎样的实际价值？

朱咏絮：在超密集、随机几何/多小区干扰背景下，传统的通信建立可解析的覆盖率、速率、可靠性等指标表达，便于做架构取舍（FAS部署密度、端口数、切换策略、导频开销）。所以未来，对流态天线技术支撑有两个最重要的关键点。一个是天线的设计，如何利用非电控的极化/辐射模式切换进一步增加可用自由度；其次是信道建模，如何在不同场景下开展面向流态天线特性的精细化建模，而不是停留于传统大规模网络中的统一统计建模框架。

最重要的是，不论是天线设计还是信道建模，都必须根据具体的智能通信场景具体分析，为特定的场景个性化、动态的打造通信网络。在这个基础下，再进一步考虑安全、通感一题等技术。

Q4：流态天线是否还会和全息MIMO等新一代天线系统结合，这种技术融合能碰撞出哪些新的可能性？会成为6G天线技术发展的重要方向吗？

朱咏絮：流态天线（Fluid Antenna / FAS）更像"可移动/可重构的离散天线端口集合"；全息MIMO（Holographic MIMO / Holographic Radio）更像"连续、超密集的电磁辐射面（近似连续孔径）"。全息天线是Extremely Massive MIMO的最极端形式，但是流态天线将会是一种更广阔的天线概念的范畴，全息MIMO将只会是流态天线的一种形式。

但是流态天线只需要单个或者少量的RF chain，很多时候不需要这种超级密集的连续的孔径就可以实现端口、状态可变，只在需要的地方做端口激发。从更经济和效率的角度，流态天线目标是需要使用更少的RF链路去获得接近大孔径的增益，用更少的硬件成本去获得最大的自由度和容量。

每种通信技术都在特定点场景下有他天然的优势，也有其不可避免的缺点，当然，流态天线与其他通信技术的结合是必然的。在这个具体问题里，由于流态天线系统天然是离散的，而全息MIMO的核心是在连续的平面上，这两个技术都还仍在其早期研发阶段，因此在工业实现上，他们的融合在现阶段仍然是很有挑战的。当然毫无疑问的是，两个新兴技术的融合一定会带来效果提升，但也一定会带来成本增加，所以如何做这个取舍，将是我们下一步研究的主要工作。

Q5：从技术研发到实际产业化、商用落地，流态天线系统还需要突破哪些核心瓶颈？

朱咏絮：第一，流态天线本身的设计问题。最开始的流态天线面临的困境是可快速切换的天线的硬件损伤问题，与传统天线的区别在于由于切换带来的损耗，硬件器材的磨损与切换速度，端口频繁切换带来的附加损耗、温漂、频偏、封装等硬件的可靠形是其中一个核心瓶颈问题。

其二，商用价值的临界值，如何评估单位收益、成本问题。在现在通信环境饱和情况下，必须挖掘出更多细化的多个典型场景，他们对抗干扰、高速率、去电控的辅助有更高的要求，才能让流态天线走向商用，且带来稳定可复现的增益。

其三，在超级复杂的系统模型下，当无线网络中大规模部署了不同的流态天线阵元，在复杂信道场景下的端口选择和估计将会成为一个超级NP hard问题，这种情况下需要联合优化必须在基站算力、功耗、实时性约束下可运行。

其四，进入产业链之前的标准化的问题，需要定义可互操作的接口与能力描述（端口状态、可重构范围、反馈机制等）。

Q6：流态天线系统的成熟和普及，对我国抢占6G核心技术制高点、构建自主可控的6G技术体系有怎样的战略意义？

朱咏絮：流态天线作为一种新兴技术，建立在传统通信系统基础之上，同时又突破和超越了传统通信架构的能力边界。流态天线面向的不是单一器件参数领先，而是从器件、到通信方式、系统级应用场景体系化的技术路线。我国在通信技术研发、通信基础设施建设以及产业规模化能力方面，长期处于全球领先地位。从4G到5G的规模部署，我国已形成完整、成熟且具国际竞争力的通信产业体系。在这一坚实基础上，加快推动流态天线技术发展，使其尽快实现工程化落地、产业化制造和规模化商业应用，不仅有助于巩固和提升我国在通信基础服务领域的全球领先地位，更能够带动材料、芯片、设备制造、系统集成及应用服务等全产业链协同升级，形成新的经济增长点，进一步推动社会经济高质量发展。

当前，6G的竞争已不再局限于标准本身，而是上升为全产业链、全生态体系的综合竞争。流态天线（或者说可形变天线）所带来的通信性能增益，不仅是对6G系统能力的补充，更可能成为6G体系架构中的核心组成部分。这种增益并非可选优化项，而是在既定成本约束条件下实现系统性能跃升的关键技术路径。换言之，在相同成本框架下，实现更高频谱效率、更强覆盖能力和更优能效比的能力，有赖于流态天线等新型天线技术的突破。

我们也期待流态天线可以定义新的通信范式，把流态天线技术用在各种典型6G场景中。