浅谈“通感一体”

5G_Advanced的关键技术

2024年6月18日16点30分，在上海举行的3GPP RAN第104次会议上，R18标准正式冻结，标志着5G技术的又一重要里程碑。值得注意的是，R18不仅是5G标准的第四版，更是面向5G-Advanced（5G-A）的第一个版本，预示着5G技术将进入一个全新的发展阶段。

5G-A主要包含十大关键技术，分别是

1. 通感一体。
2. 低空智联网。
3. 5G轻量化RedCap。
4. 无源物联、。
5. 空天地一体。
6. 网络智能化。
7. 沉浸实时通信。
8. 确定性网络。
9. 极致性能。
10. 无线融合新架构。

通感一体的介绍

通感一体，也叫通信感知一体化，英文名是Integrated Sensing and Communication（ISAC，“艾萨克”）。简单来说，就是基于我们现在的蜂窝移动通信网络（通信能力），叠加上类似雷达的功能（感知能力），对周边的无人机、汽车或轮船等物体进行探测跟踪。

狭义的通感一体化是指具有测距、 测速、测角、成像、目标检测、目标跟踪和目标识别等能力的通信系统，早期也叫做“雷达通信一体化”。

而广义的通感一体化，则是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通信系统，其在感知的上可具有超出传统雷达的能力。

通感一体应用

1. 无人机监管场景。无人机可以进行移动的监测点，目前在 5G 网络中应用的较为广泛，尤其是一些电力、港口等场景。
   通感一体化技术的应用还被细分为三个层面，以满足不同商业化应用的需求：
   1. 120米以下低空：这一层面主要满足外卖配送、无人机配送等商业化应用，提高了配送效率和响应速度，为城市生活带来了便利。
   2. 120-300米低空：在这一高度范围内，通感一体化技术支持空域物流运输，如顺丰丰翼等打造的快速配送网络，为物流行业提供了新的解决方案，提高了物流效率。
   3. 300-600米低空：这一层面助力构建15分钟经济生活圈，支持城际飞行等应用，推动了区域经济的发展和互联互通，为城市间的快速交通提供了可能。
2. 智能交通监控场景。在现在的场景下路口需要安装摄像头进行车辆违章、车流量监控，同时车联网还需要进行通信数据传输，因此交通场景是通感融合的重要场景。
3. 智慧生活场景。通感一体化在智慧生活方面的应用目前主要聚焦于呼吸监测、入侵检测、健身检测、手势检测、天气检测等方面， 打破传统的智慧生活检测方案。

通感一体面临的挑战

1. 信号干扰问题：发送的信号和回波信号是同频的，发射链路的信号强度一般情况下远大于接收链路，从而对接收链路造成强烈的同频干扰。天线间的自干扰信号、射频自干扰信号、数字自干扰信号混杂在探测目标产生的回波信号中，降低了接收信号质量，导致有用信号的占比降低，增加了目标感知和检测的难度。
2. 同步问题 ：通感一体化，定位精度至少达到米级甚至分米级，而目前5G通信系统基站之间同步误差在微秒级，还不能很好满足时间同步要求，要实现通感一体化，就需要进一步优化同步误差，将其控制在纳秒级别。
3. 算力问题：通感一体化不仅要处理海量的数据还需要在短时间内处理数据并将结果反馈给用户，所以系统对于算力的要求也更高。因此，我们需要将算力纳入考虑，将通感一体化的概念扩展为“通感算一体化”。