通信感知一体化概述（IMT-2030 6G）

通感一体化概述

6G对通感一体化的业务需求

5G 在技术和业务两个层面向 6G 演进，业务要素从人向智能体、物理空间和虚拟空间要素扩展，信息处理功能需求从信息传递向信息采集、信息计算扩展。AI 业务、沉浸式业务和数字孪生业务正广泛渗透到垂直应用领域，新兴业务对6G 网络提出了端到端信息处理能力的更高诉求，使得通信感知一体化成为6G 技术与业务的主导趋势之一。

感知网络

6G 网络预期将是移动通信网络、感知网络和算力网络的融合体。

• 狭义的感知网络是指具有目标定位（测距、测速、测角）、目标成像、目标检测、目标跟踪和目标识别等能力的系统；
• 广义的感知网络指具有感知一切业务、网络、用户和终端，以及环境物体的属性与状态的系统。

通感耦合的三个特征

在复杂的应用场景中，业务信息处理流程呈现出通信感知高度耦合的特征：

1. 感知环节与通信环节在时空域交叠；
2. 感知功能与通信功能相互影响；
3. 通信能力与感知能力具有一致的大带宽频谱和大孔径天线的需求。

6G新兴业务需求与5G在网络架构和能力上的区别

无线通信频段向毫米波、太赫兹和可见光等更高频段发展，与传统感知频段将产生越来越多的重叠。在相同频谱实现通信与感知，避免干扰，提升频谱利用率，是技术与产业发展的优选路径。其次，无线通信与无线感知在系统设计、信号处理与数据处理等方面呈现越来越多的相似性。利用同一套设备或共享部分设备器件实现通信与感知，降低设备成本、体积和功耗，同样是产品的优选形态。此外，超大规模天线、大带宽、智能超表面、人工智能等技术的发展将进一步推动感知技术的发展。

同时具有通信和感知功能将是 6G 基站和终端的能力趋势。

通感一体化定义

通信感知一体化是指基于软硬件资源共享或信息共享同时实现感知与通信功能协同的新型信息处理技术，可以有效提升系统频谱效率、硬件效率和信息处理效率。

通感一体化范畴

在通信感知一体化中，感知能力聚焦无线信号感知，即通过分析无线电波的直射、反射、散射信号，获得对目标对象或环境信息（如属性和状态等）的感知，完成定位、测距、测速、成像、检测、识别、环境重构等功能，实现对物理世界的感知探索。

从无线感知方式的角度来讲，可以分为两个维度：

• 主动式（反射）和 被动式（发射+接收回波）
• 交互式 和 非交互式

本报告 [2] 认为：通信感知一体化是指通过空口及协议联合设计、时频空资源复用、硬件设备共享等手段，实现通信与感知功能统一设计，使无线网络在进行高质量通信交互的同时，实现高精度、精细化的感知功能，实现网络整体性能和业务能力的提升。

通信感知一体化的核心设计理念是要让无线通信和无线感知两个独立的功能在同一系统中实现且互惠互利。

• 一方面，通信系统可以利用相同的频谱甚至复用硬件或信号处理模块完成不同类型的感知服务。
• 另一方面，感知结果可用于辅助通信接入或管理，提高服务质量和通信效率。

通感一体化对频谱需求

移动通信领域从 2G 到 5G 经历三十多年的发展，一直致力于通信能力和通信性能的持续提升，而射频电磁波具有的无线感知能力并没有得到深度挖掘和应用。

通信感知一体化的目标就是在同一频谱、同一设备上同时支持通信和感知功能，可提升频谱利用率、降低设备成本，使能通信和感知两个功能的高效协同和互惠互利。6G 的设计目标就是内生集成智能、通信和感知，因此通感一体化在 6G 网络中对频谱的需求整体上是全频段的，但同时也要结合不同频段的频谱特性，来分析和评估不同频段可达到的感知性能指标和可满足的感知业务能力。

已经规模商用的4G/5G 移动通信网络的射频频谱范围是在 6GHz 以下，毫米波频段也会在 5G网络中逐渐得到更加广泛的应用。6G 会是全频谱网络，频谱使用会扩展到太赫兹频段。考虑到不同频段的无线电磁波的传播特性的差异性、频谱带宽的可获得性、以及设备实现的规格和设备形态的差异等，基于不同频段进行无线感知的能力也会存在差异，进而可获得的感知的性能以及可满足业务能力也是不同的。

• 传统低频段（Sub-6GHz频段目前是 4G/5G 商用网络的主力频段，典型带宽是 20M-100MHz）
• 毫米波频段
• 太赫兹频段（0.1THz-10THz）
• 可见光频段（主要指390~830THz频段）

参考文献

【1】https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI0MzA1NzUzNQ==&mid=2247484828&idx=2&sn=207b21a0f3a6218cd4a3ae2365a5446b&chksm=e973938cde041a9af4a78f78ef66c41a00c7533dabfd9b8ffd02c7f0290e4f36af6e11829265&mpshare=1&scene=1&srcid=1209AAh4zRLMQPkW7ejfL6zG&sharer_sharetime=1639055258334&sharer_shareid=b406653aa0694b67a9f5e3f58b113562#rd
【2】通信感知一体化技术研究报告（IMT-2030 6G）