6G那些事（4）------- 通感一体化

1、WHAT. 什么是通信、感知？

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、WHY. 为什么需要通信感知一体化？

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。

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。

基于6G的通感一体化可以应用到如下场景：

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。

3、HOW. 怎么实现

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。

面临的技术难点在于：

节点之间的同步性能；频分复用以及时分复用的波形设计；具体基站的配置方式；网络的资源优化；
传统雷达及信号处理算法在城市应用场景方面极大受限，面临强杂波、多径、低速等问题，需要更加精细化的信号处理算法。

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。