概述

4月15日在成都举办了中国第一届6G通信感知一体化学术研讨会，通信和感知融合成为未来通信系统的重要研究方向。
研讨会原文通知链接

1 通感一体化定义

通信即两点或多点之间信息传输；感知即探测物理环境的参数，例如测速、目标定位等。通感一体化，是指通信和感知两个功能融合在一起，使得未来的通信系统同时具有通信和感知两个功能，在无线信道传输信息的同时通过主动认知并分析信道的特性，从而去感知周围环境的物理特征，从而通信与感知功能相互增强。例如利用基站信号感知周围环境信息，设计通信链路，可以避开一些障碍物，提升通信性能。如下图所示。

2 通感一体化背景

在1G至5G时代，通信和感知是独立存在的，例如4G通信系统只负责通信，雷达系统只负责测速、感应成像等功能。这样分离化设计存在无线频谱与硬件资源的浪费，功能相互独立也会带来信息处理时延较高的问题。
进入6G时代，通信频谱迈向了毫米波、太赫兹，未来通信的频谱会与传统的感知频谱重合，这就需要研究新技术探讨二者融合，通感一体化可以方便实现通信与感知资源的联合调度。

2.1 6G网络特征

6G融合数字世界和物理世界，不再是单纯的通信传输通道，也能感知万物，从而实现万物智能。6G将成为传感器和机器学习的网络，数据中心是头脑，机器学习遍布全网。
6G的关键特征是原生AI，AI遍布6G网络，对通信进行网络优化及管理，通信网络能够自生自治自演进，例如能进行信道自适应。
6G承载原生AI，必然需要数据来支撑，通信感知一体化，为AI服务提供基本数据。因此有时候也把计算功能包括进来，组成感-传-算一体化网络。

2.2 6G技术趋势

未来趋势是6G与先进计算、大数据、人工智能、区块链等交叉融合，并充分利用低中高全频谱，实现空天地一体化全覆盖；使得通信系统做到极致连接，低时延、高带宽；并且原生可信，安全性高。

3 通感一体化应用场景

关于应用场景，借用华为童文博士总结的一句话：6G通信具有看见物理世界的能力。
1、目标定位和跟踪，例如厘米级定位高速行驶的车。
2、同步成像和制图，例如城市地图、环境重构。
3、光谱分析，例如空气质量检测，工件裂缝检测。
4、增强人类感知，例如医疗健康扫描，在黑暗中感知物体。
5、目标识别，例如手势和姿态识别。
6、生物医学成像。

4 通感一体化目前进展

2018美国Rappaport公司在机器人、无人机等应用通信感知。
2019年DARPA在自动驾驶应用通信感知。
在太赫兹通信领域，国内已有近百个研究团队，主要以高校研究院为主。
电子科大突破太赫兹二极管器件，以及其他器件；2020年电子科大进行10公里太赫兹通信实验。
目前华为已经在做信道建模测量等，做出了成像样机，感知精度做到了毫米级。
在感知方面，国内研究机构们主要是以雷达探测为主。

5 通感一体化具体实现技术

目前实现技术有以下三种：
1、射频感知，发送射频信号，然后通过接收和处理反射信号来了解环境。
2、蜂窝网作为传感器，通信系统同时用于新功能，如目标检测、跟踪、识别、定位、移动成像等。
3、感知辅助通信，利用感知信息来辅助通信功能，例如信道参数获取、获取环境信息以设计通信链路、波速对齐、CSI采集等。

PS：
老师上午举的那个例子应该是感知辅助通信获取信道信息？

研讨会上关于一体化具体怎么实现并没有讲清楚，华为展示了一个隔着纸盒识别菊花商标的产品，但感觉那个产品就是单独的感知，与通信无关，有点像是射频感知？
从通信传输电磁波角度分析怎么实现一体化，例如一体化的手势识别怎么实现的？
今天看雷达原理时发现雷达的电磁波功率和通信电磁波的功率是不一样的，二者融合后应该会影响另一个的性能？

5.1 通感一体化技术路线

其一是在现有通信系统上融合感知探测能力，在尽可能不影响通信功能的条件下，实现对目标或者环境的智能自适应的感知协助通信性能的提升或者赋予通信系统新能力。
其二在现有感知探测系统融合通信传输能力。
目前来看这两条技术路线是并行发展的。目前做通感一体化的机构主要采取的是通信系统搭载感知能力的路线。

5.2 通感融合方式

1、主动式：感知者发送用于感知的电磁波，感知者通过获取目标对象反射的回波进行感知；目标对象可以不知道被感知，感知和通信相互独立，例如基站发送信号感知楼宇障碍物的存在。
2、被动式：感知者不发送用于感知的电磁波，感知者通过获取目标对象发射或者反射的电磁波进行感知。感知与通信也是相互独立。例如摄像头拍到过往的汽车。
3、交互式：感知者和目标对象之间通过信息交互，对电磁波发送的主体、频率、格式等进行约定，存在通信感知一体化设计。
目前来看就第3种方式真正属于通感一体化。

5.3 通感一体化KPI

1、感知精度
2、感知分辨率
3、感知检测出错率
太赫兹的感知精度等性能比毫米波好。

6 通感一体化关键技术

1、通信感知架构和模式设计
系统架构上同时实现感知、通信，共享站址，共享天线，共享算力。模式设计上，时分、频分工作模式，占用极少通信资源，实现按需感知。
2、复杂环境下建模重构、信道参数提取
3、密集动态情况下目标分辨检测
4、通感一体化波形与智能信号处理，降低信噪比
5、新型信息理论，一体化后数据包结构和空时信号功率分配，无线资源管理，如何达到最优
6、感传算一体化信息**交互机理协议，**标准制定，协同工作算法。

7 通感一体化约束条件

目前通感一体化有如下约束条件要考虑：
1、成本。
2、尺寸，可移植性。
3、功耗。
4、隐私和安全。
5、通用性。
6、伦理问题，如人体辐射。

综述

从研讨会的各位老师讲解来看，目前业界对5G的认可度并不是很高，感觉后期会很快过渡到5.5G或者6G，到时候通感一体化会成为热点。
但目前有个很大的问题就是通感一体化的价值驱动力在哪，普通大众对一体化的需求是否很旺盛。当然作为研究者，我们考虑的是技术的实现，而不是这个是否有价值。就像当年诺基亚把手机和照相机一体化，当时可能也会考虑是否有价值驱动，但这至少是一种技术突破，后来也证明当年诺基亚的研究方向是对的，现在拍照技术反而成了手机厂商的最大卖点。