姓名：李金陽；學(xué)號：22011210602；學(xué)院：通信工程學(xué)院
原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_39619643/article/details/115747694
概述
4月15日在成都舉辦了中國第一屆6G通信感知一體化學(xué)術(shù)研討會，通信和感知融合成為未來6G通信系統(tǒng)的重要研究方向。
研討會原文通知鏈接
1 通感一體化定義
通信即兩點或多點之間信息傳輸；感知即探測物理環(huán)境的參數(shù)，例如測速、目標定位等。通感一體化，是指通信和感知兩個功能融合在一起，使得未來的通信系統(tǒng)同時具有通信和感知兩個功能，在無線信道傳輸信息的同時通過主動認知并分析信道的特性，從而去感知周圍環(huán)境的物理特征，從而通信與感知功能相互增強。例如利用基站信號感知周圍環(huán)境信息，設(shè)計通信鏈路，可以避開一些障礙物，提升通信性能。如下圖所示。
2 通感一體化背景
在1G至5G時代，通信和感知是獨立存在的，例如4G通信系統(tǒng)只負責(zé)通信，雷達系統(tǒng)只負責(zé)測速、感應(yīng)成像等功能。這樣分離化設(shè)計存在無線頻譜與硬件資源的浪費，功能相互獨立也會帶來信息處理時延較高的問題。
進入6G時代，通信頻譜邁向了毫米波、太赫茲，未來通信的頻譜會與傳統(tǒng)的感知頻譜重合，這就需要研究新技術(shù)探討二者融合，通感一體化可以方便實現(xiàn)通信與感知資源的聯(lián)合調(diào)度。
2.1 6G網(wǎng)絡(luò)特征
6G融合數(shù)字世界和物理世界，不再是單純的通信傳輸通道，也能感知萬物，從而實現(xiàn)萬物智能。6G將成為傳感器和機器學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心是頭腦，機器學(xué)習(xí)遍布全網(wǎng)。
6G的關(guān)鍵特征是原生AI，AI遍布6G網(wǎng)絡(luò)，對通信進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及管理，通信網(wǎng)絡(luò)能夠自生自治自演進，例如能進行信道自適應(yīng)。
6G承載原生AI，必然需要數(shù)據(jù)來支撐，通信感知一體化，為AI服務(wù)提供基本數(shù)據(jù)。因此有時候也把計算功能包括進來，組成感-傳-算一體化網(wǎng)絡(luò)。
2.2 6G技術(shù)趨勢
未來趨勢是6G與先進計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等交叉融合，并充分利用低中高全頻譜，實現(xiàn)空天地一體化全覆蓋；使得通信系統(tǒng)做到極致連接，低時延、高帶寬；并且原生可信，安全性高。
3 通感一體化應(yīng)用場景
關(guān)于應(yīng)用場景，借用華為童文博士總結(jié)的一句話：6G通信具有看見物理世界的能力。
1、目標定位和跟蹤，例如厘米級定位高速行駛的車。
2、同步成像和制圖，例如城市地圖、環(huán)境重構(gòu)。
3、光譜分析，例如空氣質(zhì)量檢測，工件裂縫檢測。
4、增強人類感知，例如醫(yī)療健康掃描，在黑暗中感知物體。
5、目標識別，例如手勢和姿態(tài)識別。
6、生物醫(yī)學(xué)成像。
4 通感一體化目前進展
2018美國Rappaport公司在機器人、無人機等應(yīng)用通信感知。
2019年DARPA在自動駕駛應(yīng)用通信感知。
在太赫茲通信領(lǐng)域，國內(nèi)已有近百個研究團隊，主要以高校研究院為主。
電子科大突破太赫茲二極管器件，以及其他器件；2020年電子科大進行10公里太赫茲通信實驗。
目前華為已經(jīng)在做信道建模測量等，做出了成像樣機，感知精度做到了毫米級。
在感知方面，國內(nèi)研究機構(gòu)們主要是以雷達探測為主。
5 通感一體化具體實現(xiàn)技術(shù)
目前實現(xiàn)技術(shù)有以下三種：
1、射頻感知，發(fā)送射頻信號，然后通過接收和處理反射信號來了解環(huán)境。
2、蜂窩網(wǎng)作為傳感器，通信系統(tǒng)同時用于新功能，如目標檢測、跟蹤、識別、定位、移動成像等。
3、感知輔助通信，利用感知信息來輔助通信功能，例如信道參數(shù)獲取、獲取環(huán)境信息以設(shè)計通信鏈路、波速對齊、CSI采集等。
PS：
1、老師上午舉的那個例子應(yīng)該是感知輔助通信獲取信道信息？
2、研討會上關(guān)于一體化具體怎么實現(xiàn)并沒有講清楚，華為展示了一個隔著紙盒識別菊花商標的產(chǎn)品，但感覺那個產(chǎn)品就是單獨的感知，與通信無關(guān)，有點像是射頻感知？
3、從通信傳輸電磁波角度分析怎么實現(xiàn)一體化，例如一體化的手勢識別怎么實現(xiàn)的？二者融合后的波形該怎么處理，因為融合的波形包含兩種信息？
4、今天看雷達原理時發(fā)現(xiàn)雷達的電磁波功率和通信電磁波的功率是不一樣的，二者融合后應(yīng)該會影響另一個的性能？
5.1 通感一體化技術(shù)路線
其一是在現(xiàn)有通信系統(tǒng)上融合感知探測能力，在盡可能不影響通信功能的條件下，實現(xiàn)對目標或者環(huán)境的智能自適應(yīng)的感知協(xié)助通信性能的提升或者賦予通信系統(tǒng)新能力。
其二在現(xiàn)有感知探測系統(tǒng)融合通信傳輸能力。
目前來看這兩條技術(shù)路線是并行發(fā)展的。目前做通感一體化的機構(gòu)主要采取的是通信系統(tǒng)搭載感知能力的路線。
5.2 通感融合方式
1、主動式：感知者發(fā)送用于感知的電磁波，感知者通過獲取目標對象反射的回波進行感知；目標對象可以不知道被感知，感知和通信相互獨立，例如基站發(fā)送信號感知樓宇障礙物的存在。
2、被動式：感知者不發(fā)送用于感知的電磁波，感知者通過獲取目標對象發(fā)射或者反射的電磁波進行感知。感知與通信也是相互獨立。例如攝像頭拍到過往的汽車。
3、交互式：感知者和目標對象之間通過信息交互，對電磁波發(fā)送的主體、頻率、格式等進行約定，存在通信感知一體化設(shè)計。
目前來看就第3種方式真正屬于通感一體化。
5.3 通感一體化KPI
1、感知精度
2、感知分辨率
3、感知檢測出錯率
太赫茲的感知精度等性能比毫米波好。
5.4 一體化信號
一體化信號分為兩種途徑：正交信號和共享信號。正交信號中雷達信號和通信信號相互獨立，通過時間、空間、頻率、極化、編碼等多個維度正交疊加成一個信號，維度靈活但同時波形設(shè)計的復(fù)雜度也更高；共享信號即通過在雷達信號上調(diào)制通信信息或者將通信信號改進使其符合雷達探測要求，其中正交頻分復(fù)用（OFDM）信號被多次試驗證明為一種良好的共享信號。
6 通感一體化關(guān)鍵技術(shù)
1、通信感知架構(gòu)和模式設(shè)計
系統(tǒng)架構(gòu)上同時實現(xiàn)感知、通信，共享站址，共享天線，共享算力。模式設(shè)計上，時分、頻分工作模式，占用極少通信資源，實現(xiàn)按需感知。
2、復(fù)雜環(huán)境下建模重構(gòu)、信道參數(shù)提取。
3、密集動態(tài)情況下目標分辨檢測。
4、通感一體化波形與智能信號處理，降低信噪比。
5、新型信息理論，一體化后數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)和空時信號功率分配，無線資源管理，如何達到最優(yōu)。
6、感傳算一體化信息**交互機理協(xié)議，**標準制定，協(xié)同工作算法。
7 通感一體化約束條件
目前通感一體化有如下約束條件要考慮：
1、成本。
2、尺寸，可移植性。
3、功耗。
4、隱私和安全。
5、通用性。
6、倫理問題，如人體輻射。
綜述
從研討會的各位老師講解來看，目前業(yè)界對5G的認可度并不是很高，感覺后期會很快過渡到5.5G或者6G，到時候通感一體化會成為熱點。
但目前有個很大的問題就是通感一體化的價值驅(qū)動力在哪，普通大眾對一體化的需求是否很旺盛。當(dāng)然作為研究者，我們考慮的是技術(shù)的實現(xiàn)，而不是這個是否有價值。就像當(dāng)年諾基亞把手機和照相機一體化，當(dāng)時可能也會考慮是否有價值驅(qū)動，但這至少是一種技術(shù)突破，后來也證明當(dāng)年諾基亞的研究方向是對的，現(xiàn)在拍照技術(shù)反而成了手機廠商的最大賣點。
