2.1 星地融合网络架构中无人机的应用
6G移动通信的根本需求不仅包括以通信功能为主的集智能、感知、安全于一体的移动通信网络建设，还要实现以人为中心的、多种网络相互融合的空天地海无缝覆盖[19]。其中，无人机可应用于空基网络，联合卫星、地面设施和海上通信用户，实现复杂场景中的多维度覆盖、随时接入与安全连接，具体框架如图1所示。该网络由天基网、空基网、海基网和地基网组成。其中，地基网主要指地面的通信设备，包括地面的互联网和无线设备。天基网由与地面相对静止的绕地卫星组成。空基网由临时部署的无人机、飞艇等组成，这些设备可以为地面或海面的海基用户提供中继服务，将信息转发至天基卫星。海基网是指海上平台或在海上运行的舰艇、渔船等设备。由于远离陆地，海上平台在现有的地面基站通信范畴内大多处于失联状态，而通过无人机的部署，便可实现海基与陆地控制中心间的通信。
图 1 空天地海一体化网络架构
无人机在6G移动通信中主要起到空基网层面的通信功能。通过在不同场景中部署无人机，可以实现在无线通信网络层面的拓展，由地基网的基础通信拓展至空基网，进而可以与天基网的卫星或海基网络进行互联，实现6G全域覆盖、场景互联的宏观需求。在空基网络中，无人机较于飞艇、气球等设备具有更灵活的操控性。同时，空基网中的无人机也可以通过配置多天线阵列、智能反射面[20]等收发装置实现对信息传输更有效的控制。此外，由于空地链路大概率为视距通信链路，因而收发两端的功率衰减会更小，接收端的信噪比也更高，这将显著提升用户的传输速率。另外，由于无人机具有实时、便捷部署的优势，可以利用无人机实现基站的临时部署，以满足在突发或临时情况下密集用户的无线通信需求。表1给出了6G移动通信不同场景中无人机通信的关键技术以及所起到的功能。
表 1 6G移动网络各种场景中无人机通信的关键技术及功能
2.2 无人机辅助地面移动通信的主要功能
无人机凭借其自身的高移动、易部署、视距信道等特性[28]，在6G移动通信中将起到重要的作用。地基网和海基网中通常存在大量移动设备，在某些特殊情况下，仅依靠地面基站无法满足移动设备的通信需求。本节通过介绍无人机在6G场景中的潜在应用对其重要性进行阐述。在6G移动通信网络中，无人机具体的应用场景如图2所示。
图 2 无人机在6G移动通信中的主要应用
2.2.1 无人机基站蜂群系统
在未来6G移动通信网络中，由于太赫兹、超大规模天线阵列等技术的应用，加之高分辨率的视频信息和图片信息的广泛需求，终端用户的通信数据量将会显著增加。此外，在人员高度密集的会展中心、举办重要赛事的体育场馆等场景中，物联网设备的多发数据、车联网中海量图片等传感信息需要上传并分析计算，这些均会产生大量的数据传输。当地面基站无法承载时便可借助无人机进行临时基站部署，分担用户数据传输的需求。
2.2.2 无人机全息投影系统
作为6G愿景之一的“全息通信”，是在虚拟现实和增强现实技术之上拓展出的高保真扩展现实。由于全息投影系统需要保证用户从各个角度都能实现高保真扩展现实投影的效果，该系统需要多点实施投影并且各个投影点间相互配合，加之声效和其他感官效应，便可使用户体验到全息投影的高保真拓展效果。在该场景中，利用无人机部署各个投影点可以使整个系统更为灵活的部署，并且缩短全息投影的部署时间，给用户带来更加多维保真的视觉体验。
2.2.3 无人机中继网络
6G移动通信中的一个典型场景是“空天地海”无缝全球深度立体覆盖。目前，尽管5G已经致力于陆地移动通信基站的泛在覆盖，但是海面用户仍处于与外界孤立的状态。因此，6G需要解决海平面的无线覆盖问题。将无人机作为中继引入到海基网通信中，可以保证石油作业的海上平台、海面作业的渔船舰艇等海基通信用户与外界的信息畅通。此外，由于海上平台、渔船、舰艇的位置和活动范围具有临时性，利用高效、低价、可实时部署的无人机作为中继节点实现与外界互联也具有更高的性价比。
2.2.4 无人机数据采集
无人机具有灵活移动的优势，能够飞入无人区并实现远程操控。在野外大面积森林、盆地、冰川、平原等诸多不适宜以人工的方式进行数据收集与监测的场景下，可以通过部署无人机，对其飞行轨迹进行优化设计来实现数据的灵活采集。同时，受益于6G移动网络的大通信带宽和高传输速率等特性，无人机可以在更短的时间内实现高效的数据采集，这也从另一方面克服了无人机续航时间短所造成的采集时间不足的问题。
3. 6G无人机通信的关键技术及进展
6G是在5G的基础上，对其现有的超低时延、海量连接、超大带宽等场景需求进行拓展，以实现更高的峰值传输速率、更快的用户体验速率、更低的传输时延、更多的接入用户、更大的移动承载性和更高的频谱效率。这些指标的飞跃需要技术的全面革新来支持，目前得到业界广泛认可的6G关键技术主要包括太赫兹、超大规模天线阵列、6G网络内生智能、智能反射面、智能边缘计算等。因此，本节就6G关键技术在无人机辅助通信中的应用进行探究。
