5G的成功商用为日常生活带来了实质性的变化，如自动驾驶、万物互联等，然而随之也产生了更大的数据量需求，进而催生了第6代移动通信。相较于5G，6G在带宽、时延、覆盖等性能方面均需要有更大的提升。因此，该文针对全域覆盖、场景智联、信息耦合的6G网络中无人机(UAVs)的应用场景进行了综述。首先，针对无人机在空天地海一体化网络架构中的应用进行了陈述，重点讨论了无人机在不同场景中可能承担的角色及功能，如蜂群基站、全息投影部署、远距离中继通信以及数据采集等。然后，对6G中应用于无人机通信的太赫兹、超大规模天线、内生人工智能、智能反射面(IRS)、智能边缘计算、区块链、通信感知一体化等潜在关键技术进行了探讨。最后，对6G场景下无人机通信面临的续航时间、网络融合性、智能反射面兼容性、太赫兹通信研发以及用户安全等方面的技术挑战进行了展望。

引言

2014年5月，5G白皮书提出“信息随心至，万物触手及”的愿景并预测随之而来的5G之花的盛放[1]。然而，处于4G中的人们还无法想象1 Gbps的高传输速率、毫秒级别的低时延、平方公里百万连接的广覆盖以及500 km/h的高移动性将要如何实现。直至2020年5G在全国范围内成功商用，人们体验到了5G网络中数据传输的高带宽、低时延、广覆盖和大连接等优势，这也极大促进了车联网[2]、自动驾驶[3]等技术的快速发展。5G的蓬勃发展使人类生活更为便捷与多姿多彩，但同时也使数据传输呈指数级增长。相关研究报告预计，到2022年移动数据流量将会达到77 EB/月[4]，加之日渐兴起的物联网相关产业对超高速率无线数据传输超低时延的要求，如自动驾驶、远程医疗等，目前广泛开展的5G相关技术已无法满足新兴服务对现有通信性能的需求。因此，互联网业、工业界和学术界均开展了对下一代移动互联网的研究。目前广泛认可的6G愿景可以用“一念天地，万物随心”来概括[5]，具体可以分为智慧连接、深度连接、全息连接和泛在连接[6]。智慧连接是基础骨架，以此为基础可以实现深度、全息与泛在连接。6G愿景固然美好，但现有5G技术仍无法支撑。因此，学术界与工业界又以5G技术为基础点，以6G愿景的4大连接为导向，对如何实现6G“一念”之超低延时、“天地”之深度覆盖、“万物”之泛在连接以及“随心”之智慧互联的美好需求进行了技术探索与革新。经过前期研究，目前被广泛认可的潜在6G关键技术主要有太赫兹频段的应用[7]、分布式超维度天线技术[8]、智能反射面[9]以及网络内生的嵌入式智能[10]等。因此，6G的商用需要在前期对目前地面基站等基础设施做出相应改变，如天线阵列的增加、网络内层处理系统的优化配置等。

尽管基础通信设施可以基本满足日常的通信负荷，然而当出现突发情况时或在非常规的临时场景中，仅依靠地面无线通信设施便显得力不从心，比如：重大自然灾害的网络重建、偏远地区的临时通信部署、重大节假日聚集活动现场的无线资源分配等[11]。为了有效提升这些场景中无线通信的质量，可以通过部署无人机(Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)来辅助通信[12]。无人机作为小型飞行设备，其本身具有的诸多优点可使6G移动通信变得更为便捷。因此，无人机辅助通信是6G移动网络中不可或缺的潜在技术[13]。

无人机作为小型飞行器在实现6G“空天地海”全球立体深度覆盖中的空域覆盖起到重要作用[14]。基于其自身的多功能、高移动、易部署和低成本等优势，无人机可以被用作空域辅助通信平台，如：在高密度通信用户场景下，可以部署无人机作为临时基站或者中继来辅助无线通信，增加用户容量。此外，无人机也可以作为具有高移动性的终端用户，在环境监测等场景中负责数据采集。具体而言，无人机辅助通信具有如下优势：

(1) 视距信道[15]：无人机可以悬停或盘旋在空中，因而与地面用户间的信道主要为直射链路。由于可以通过直射链路而无需折射或散射，无人机与地面通信设备间的信道条件质量高、衰减小。因此，通过无人机辅助，可以有效提升接收端的信噪比，进而实现高质量通信。

(2) 高移动性[16]：无人机作为小型飞行器，可以通过遥控终端进行控制。由于空中并无遮挡且其自身的位置不固定，可以实时调整部署以实现应急通信。此外，对于一些非突发但临时的应用场景，无人机通信也可以方便快捷地部署。

(3) 低成本组网[17]：无人机可以灵活部署，应用于复杂多变的场景及环境。由多架无人机组成的蜂群可以在不同的应用场景下构建稳定的通信网络，并且可以多次再部署。因而，可以利用无人机进行低成本临时组网，以应对不同类型的需求。

在本文中，首先针对6G移动通信中无人机的应用场景进行深入讨论与分析；然后，针对无人机辅助6G移动通信的潜在关键技术及面临的挑战进行了探究。

2. 6G中无人机应用场景与功能

我国在5G中开展了卫星互联网的建设[18]，这也为6G的演进带来便捷。目前商用的5G移动通信致力于实现人、物和车之间的互联，并解决高信息并发的超低时延、超大用户带宽和超广域覆盖的问题。然而，随着物联网应用的深入，5G所提供的传输时延、覆盖范围、传输速率以及运算能力仍无法满足未来的需求。因而，6G移动通信将具备更低的传输时延以保障信息传送的实时性，更广域的覆盖范围以实现“空天地海”全维度的泛在互联，更快的传输速率以实现流畅的用户体验，并从外挂式的人工智能进化为嵌入式的内生智能。本节首先介绍了无人机在星地融合网络架构中的部署方案，然后对无人机在6G移动网络中所承担的角色进行具体论述。