通感一体化应用场景

通感一体化应用场景

服务类

通信辅助感知

• 高精度定位

  • 原理

    一方面基于通 信中的参考信号获得设备的位置信息，另一方面也可以基于对反射的无线信号的时延、角度以 及多普勒信息的感知，获得距离、角度和速度信息

  • 应用场景

    高精度定位既可以服务于通信系统本身，也将广 泛应用于无人机操作与自动驾驶、机器人运动控制、增强现实、智能工厂、智能物流以及智能 交通等。

• 高分辨率成像

  • 原理

    通信感知一体化系统中将基于通信与感知融合技术提供高分辨率成像服务，通信感知一体 化系统中基站、终端等各种节点具有无线感知能力，利用多角度、多维度、超大数量的感知信 息实现超高分辨率成像服务。

  • 应用场景

    因其可以全天候、无接触地服务，并具有无电离损伤、高隐私安 全等特点，可以更好地服务于医疗/健康、安检、工业生产等领域，例如，工业制造过程中的缺 陷/故障检测，医疗领域的癌变组织和龋齿的检测。

• 虚拟环境重构

  • 原理

    可以利用无线信号进行定位与成像提供 虚拟环境重构服务，在未知环境中移动的感知设备识别周围环境信息，构建环境的 2D/3D 地图， 进一步提高定位精度。

  • 应用场景

    虚拟环境重构通过环境状态与变化的感知，可用于提升通信系统的性能， 以及服务于数字孪生，智能城市管理，车辆及无人机的自动驾驶等应用。

感知辅助通信：如果没有感知辅助通信，相当于“蒙着眼睛传球”，既不了解自己所处环境（发送端），也不了解对方目的地的环境情况（接收端）

• 辅助发送端配置

  • 背景

    在基于毫米波的无线通信系统中，为了为目标用户分配较佳的服务波束，现有基于纯通信 协议的毫米波波束训练/跟踪方法需要基站频繁发送训练序列并进行测量反馈，空口时频资源开 销过大，同时还具有时延较高，波束跟踪时效性较差，难以及时与无线信道实时匹配等缺陷， 进而造成较高的波束失败和通信中断概率。

  • 原理

    运用感知信息及感知结果，辅助通信系统各通信节点的发射端进行参考信号、数据信号发 送相关的参数集选择或参数配置等。

  • 实例

    例如通过信道环境感知，调整参考信号发送图样、序列、 密度及发送功率等参量，调整波束搜索范围，调整数据信号调制、编码方式，通过发送信号的调整，达到节能、提高频谱利用率等效果。

• 辅助接收端算法

  • 原理

    运用感知信息及感知结果，辅助通信系统接收端信道估计、均衡、波束管理等模块进行算 法选择、算法参数设置及算法优化等。

  • 实例

    例如通过基站、终端、云/边端或者多网元协同对环境进 行感知，构建环境地图。
    终端通过对环境的感知，确定自己在环境地图中的位置以及位置预测。
    通过感知技术获得更加准确的信道信息调整接收波束，可实现在移动场景下窄波束的快速波束赋形及跟踪，保证业务低时延，高可靠的传输。

• 智能调度

  • 原理

    基于通感融合技术，对用户属性与状态、网络性能与状态、终端性能与状态、环境属性与 状态等进行感知与分析，实现对无线频谱资源、网络计算资源、切片等的灵活高效管理和调度， 提高网络资源的利用率和减少能源消耗。

  • 实例

    利用定位、成像及姿态/动作识别等技术，结合 智能算法、云/边端计算能力，获取用户的属性与状态。

• 自组网

  • 原理

    在基于自组网的无线通信场景中，如无人机、车联网等场景，需要及时根据环境的属性和 状态变化进行灵活组网。

  • 实例

    例如通信感知一体化系统中，利用感知获得的有关邻居节点分布的先 验信息，可以减少碰撞，加快邻居发现的收敛速度，以达到加速组网的效果，进而实现灵活高 效的多址接入、切换、路由等，提升网络性能。

应用类

智慧生活

• 智能家居

  • 家居控制

    例如：利用无线网络感知，可实现人走到哪 里，室内的灯光会相应打开，离开之后，灯光也会自动熄灭；小孩爬到窗口阳台上，自动开窗 器自动关好窗户，防止孩子坠落；对老人的摔倒等危险情况发出报警信息；通过作不同姿势， 可以切换电视频道和控制电器；基于行为检测进行个性化环境控制等。

  • 安防监控

    当住户离家或者是熟睡的时候，在有人入侵的时候，通过接近感知安防系统会 自动发出报警信息，以阻止入侵者的动作，避免家庭财产受到更多损失。

  • 行为监测

    ，可通过对步态的精细化监测与识别判断是哪位家庭成员[4]。如图 9 所示，利用感知网络可以分析家庭成员看电脑、看电视、睡觉、走动等活动的时间比例，活动 区间以及睡眠质量等。

• 医疗健康

  太赫兹成像和光谱检查也将使医疗保健领域的大量新应用成为可能，例如癌变组织、龋齿 的检测，心跳和呼吸频率测量，以及用以提供被动的、连续的、居家的生物液体中的生化标记 物的监测，如对汗液、眼泪、唾液、外周血和组织液的监测。

产品升级

• 智能工厂（用例具体可包括：接近检测、缺陷检测、产品计数、位置感知、无人区监控、身份识别、手势识别、机器状态识别、环境状态识别等。）

  • 智能终端感知
  • 云化终端感知
  • 基站感知

社会治理

• 环境监测
• 公共安全

一般类应用

• 动作识别

  当通信感知一体 化系统工作在较高频段时（如 60Hz 及以上）, 可以实现对目标细微动作的识别[3]，例如手指的 移动和手势。 高精度的动作识别，将应用于 VR/AR（如虚拟演奏）、游戏、自动驾驶、智能家居（如控制 家用电器）、智能工厂、智能手机（如非接触式控制手机开机亮屏和拍照）等。

• 面向物质特性的谱识别

  例如，未来智能手机可以检测食物和饮料 中的化学物质和过敏原，并就空气质量和有害气体的精确水平发出警报[6]。通信感知一体化系 统频谱向高频段发展的趋势使得一体化系统借助于谱识别技术可以更好地服务于危险品安全检 查、健康监测、生物医学和环境监测等方面。