“預(yù)見”6G新未來:通感一體化—傳遞信息無數(shù)，感知萬事萬物

科幻作家劉慈欣在作品《帶上她的眼睛中》有這樣一個設(shè)定：佩戴者戴上一副傳感眼鏡后，所看到的一切圖像、感受到的全部感覺，都將由超高頻信息波分享給另一個佩戴同款眼鏡的人，讓身處異地的對方獲得同樣的信息，身臨其境般體驗遠方。

其實，這并非是天馬行空的幻想，自5G網(wǎng)絡(luò)問世以來，許多曾出現(xiàn)于《阿凡達》等科幻大片中的愿景被照進了現(xiàn)實，讓我們不禁勾畫起“萬物智聯(lián)”的藍圖。

在5G時代，想要真正實現(xiàn)“人機物”相融合，需借助一些仍待開發(fā)的技術(shù)。而6G的發(fā)展將會進一步加速新技術(shù)交互進程，或許在不遠的未來，我們真的可以實現(xiàn)多重感官、甚至情感和意識層面的聯(lián)通交互，理解他人所知，體會他人所感。

繼上期的"預(yù)"見6G新未來:太赫茲究竟發(fā)揮了怎樣的作用?(內(nèi)附太赫茲技術(shù)白皮書下載)科普后，我們再次帶來有關(guān)6G技術(shù)發(fā)展的新分享——通感一體化技術(shù)(JCAS/ISAC)。通過發(fā)展太赫茲技術(shù)，信息能傳遞得更多更快;而通過摸索通感一體化技術(shù)，一個“可控、可感、可知”未來的開始初具雛形.....

01通信與感知

“相輔相成”的搭檔

通感一體化，顧名思義，就是無線通信與無線感知功能協(xié)同的新型信息處理技術(shù)。無線感知功能類似于汽車?yán)走_，可以感知周邊車輛的距離等方位信息，嚴(yán)格意義上，傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)不具備無線感知能力，實現(xiàn)的僅是基礎(chǔ)定位功能。起初，無線感知和無線通信兩種技術(shù)在各自的領(lǐng)域里“獨領(lǐng)風(fēng)騷”，并無太多交集。

隨著我們對6G網(wǎng)絡(luò)的暢想，研究者們發(fā)現(xiàn)無線通信與無線感知可以融合，進而構(gòu)建出虛擬城市、智慧城市等愿景。在技術(shù)方面，無線通信頻段逐漸向毫米波、太赫茲和可見光等更高頻段發(fā)展，可以在不同頻段上應(yīng)用不同的感知功能;另一方面，無線通信與無線感知在系統(tǒng)設(shè)計、信號處理與數(shù)據(jù)處理等方面可以融合設(shè)計，相互輔助，獲得更好的通信或者感知性能。

基于目前的業(yè)務(wù)需求與技術(shù)發(fā)展趨勢，通信與感知注定將成為6G時代基站和終端的“必備款”。相信在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界同仁的努力下，通信感知一體化應(yīng)用領(lǐng)域會誕生出更多優(yōu)秀的技術(shù)路徑和方案。

02通感一體化

6G的新能力

通感一體化技術(shù)如同將“聽”、“說”和“看”相結(jié)合，這樣的組合可以為系統(tǒng)頻譜、硬件和信息處理效率帶來顯著提升，也為各種行業(yè)應(yīng)用提供了更豐富的手段。實際上，通感一體化技術(shù)并非只面向未來的6G，在目前5G的應(yīng)用場景中，業(yè)內(nèi)也開始了相關(guān)的探索：例如中興通訊已完成業(yè)界首次基于低頻5G商用基站的通感融合測試驗證 [1]，相信日后越來越多的公司也會加入到技術(shù)驗證中來。

而隨著5G網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)和業(yè)務(wù)兩個層面的演進，6G 網(wǎng)絡(luò)預(yù)期將是移動通信網(wǎng)絡(luò)、感知網(wǎng)絡(luò)和算力網(wǎng)絡(luò)的融合體。AI、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展，對 6G網(wǎng)絡(luò)的端到端信息處理能力提出了更高的要求，也為通感一體化技術(shù)的大顯身手提供了一柄“尚方寶劍”。

作為全頻譜網(wǎng)絡(luò)6G的助推之一，通感一體化技術(shù)可以覆蓋從傳統(tǒng)低頻段到可見光頻段(主要指390~830THz頻段)。在面向未來的應(yīng)用中，通感一體化技術(shù)能夠助力高精度定位、高分辨率成像、信道估計、信道測量以及虛擬環(huán)境重構(gòu)等服務(wù)進階升級，扎根于多重領(lǐng)域：

智慧生活

利用無線信號實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)感知，擴展無線信號的使用，能夠更高效地實現(xiàn)家居控制、安防監(jiān)控、行為監(jiān)測等功能。

醫(yī)療健康

高頻段工作的未來通信設(shè)備(基站、智能手機等)可通過通感一體化技術(shù)，在非接觸情況下測量人體健康指標(biāo)，完成健康檢測。并結(jié)合太赫茲成像和光譜檢查，助力醫(yī)療領(lǐng)域的身體檢查、心跳和呼吸頻率測量等新技術(shù)發(fā)展。

智能工廠

在未來，智能工廠可以基于通感一體化技術(shù)，完成產(chǎn)品檢測、計數(shù)、位置感知、無人區(qū)監(jiān)控、手勢識別、環(huán)境識別等功能，從而實現(xiàn)數(shù)字化、無人化轉(zhuǎn)型。

一般應(yīng)用

未來的通感一體化系統(tǒng)擁有更高的感知分辨率和感知精度，可捕獲更精細的活動和手勢，從而實現(xiàn)更加智能方便的人機交互，幫助VR/AR、游戲、自動駕駛、智能手機等領(lǐng)域“更上一層樓”;借助通信感知一體化系統(tǒng)頻譜和太赫茲譜識別技術(shù)，也能為危險品安全檢查、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域提供更精準(zhǔn)的服務(wù)。

03更精準(zhǔn)的目標(biāo)模擬和測試

加速6G未來

在通感一體化技術(shù)的研發(fā)過程中，對于感知目標(biāo)的模擬至關(guān)重要，因為其結(jié)果會影響研發(fā)的進度和質(zhì)量。這一方面，羅德與施瓦茨的雷達目標(biāo)模擬器AREG800A，可以實現(xiàn)對多個目標(biāo)對象的距離、角度、速度等參數(shù)的模擬，從而驗證被測系統(tǒng)高精度定位目標(biāo)對象的能力。同時，羅德與施瓦茨將射頻前端(例如FE44)與AREG800A相互配合，從而實現(xiàn)毫米波頻段的感知樣機測試。

科技快速的發(fā)展使得人們的生活愈加豐富多彩，熠熠生輝。羅德與施瓦茨不斷探索前沿的測試測量技術(shù)，促進6G的發(fā)展與成熟。6G技術(shù)的突破讓交流更加暢通無阻，創(chuàng)造一個萬物互聯(lián)互通、人人“心有靈犀”的未來。

審核編輯：湯梓紅