通信感知一体化关键技术与挑战

【摘要】通信感知一体化将是6G的标志特征之一，通感一体化系统是指在同一系统中通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式，在进行信息传递的同时，感知目标物体的方位、距离、速度等信息，或者对目标物体、事件或环境等进行检测、跟踪、识别、成像等。通感一体化系统相比通信和感知分离的系统，能获得融合增益与协作增益。首先介绍了通感一体化的场景与性能指标，然后介绍了通感一体化的感知方式和感知流程，以及通感一体化波形设计、MIMO-通感一体化技术、通感一体化与backscatter和RIS技术结合等关键技术；最后介绍了通感一体化在性能评价指标、信道建模与仿真方法、硬件非理想因素的影响、隐私与计费等方面面临的挑战。克服这些挑战是通感一体化未来实现规模商用的重要前提。

【关键词】6G；通信感知一体化；MIMO；通感一体化波形；硬件非理想因素

0 引言

6G将实现“自由连接的物理数字融合世界”的愿景[1]。6G不仅需具备通信能力以实现物理与数字融合世界的自由连接，还需具备对物理世界的感知能力以构建对应的数字世界，并且具备计算能力以提供物理与数字融合世界所需的数据处理，最终实现物理世界和数字世界的高效互动与高度融合。无线通信和无线感知均基于电磁波理论，电磁波信号在人类活动的高价值场景几乎实现了无缝覆盖。在发送端对电磁波信号进行调制，使得电磁波承载信源信息，而电磁波信号在传播过程中会受到无线环境的影响，即电磁波信号受到环境调制因此也承载了环境信息。接收端通过对电磁波信号的分析，不仅能够得到所承载的信源信息，还能够提取出反映传播环境特征的感知信息，也就是说，电磁波信号具有与生俱来的通信与感知双重功能，这就使得通信感知一体化（简称通感一体化）成为可

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