通感一体化概念、关键技术、实现路径及工作模式分析

1.通感一体化可以用一张网络实现通信和感知功能

通感一体网络（Integrated Sensing and Communication, ISAC）是指用同一张网络实现通信和感知功能，整个通 信网络可以作为一个巨大的传感器，通过从无线信号中 获取距离、速度、角度信息，可以提供高精度定位、手 势捕捉、动作识别、无源对象的检测和追踪、成像及环 境重构等广泛的新服务 。另一方面，感知所提供的高精 度定位、成像和环境重构能力可以帮助提升通信性能， 例如波束赋形更准确、波束失败恢复更迅速、终端信道 状态信息（Channel State Information，CSI）追踪的开 销更低 ，实现“感知辅助通信”。

政策高度重视低空经济，无人机、eVTOL在低空经济中 扮演重要角色，利用网络协作通感一体化系统可以对无 人机、eVTOL的飞行路径进行监控、管制、调度，助力 低空经济的规模发展。

2.通感一体关键技术

关联信道模型、通感一体波形设计

通信与感知相关联的信道模型：传统通信信道模型与感知信道模型互相独立，不能反应通信单径传播与感知反射两径传播在传播时延、距离与幅度相位衰 落等影响通感性能的关键参数方面的关联。因此，通感一体化性能分析与物理层设计需要新型的通感一体化关联信道模型。

通感一体化波形设计：通感联合的一体化波形设计可以提供额外的灵活性和自由度，提高感知与通信的整体性能。例如，在总发射功率和峰均功率比（ PAPR）的约束下最小化下行多用户干扰（MUI），加入折中参数来调整感知与通信系统之间优先级。此外，正交时频空（Orthogonal Time Frequency Space, OTFS）调制等非传统波形的通感一体化波形设计也受到关注。

通感一体化波束赋形技术：感知功能需要产生波束扫描效果，以实现更大范围的目标检测；通信功能则通常需要产生精确对准通信接收方的波束，保障可 靠稳定的大容量通信。massive MIMO天线阵列可以产生大量的正交波束集，可以通过对波束方向的调控实现在相同或不同方向上通信和感知双重功能。

空分多址接入、干扰管控

通感联动的多址接入技术：数据链路层的多址接入技术是指多个用户接入一个公共的传输媒介进行相互通信时，需要赋予每个用户的 信号不同的特征，以区分不同的用户。随着 mMIMO 技术的发展，移动网络具备基于波束方向的多用户传输能力。进而提出了基于空 分多址的SDMA 技术，可利用正交的空间波束集为多个不同方向的用户发送信息。发射端通过接收感知回波信号实现对接收端位置的 探测与追踪，提升通信节点的空分多址接入效率。

通感一体化抗干扰信号处理技术：通感一体化系统需搭载一副持续接收感知回波信号的阵列天线以及另一副随上下行通信需求切换收 发状态的阵列天线，双天线之间存在干扰，可以采用物理隔离、数字自干扰消除等方式解决。

3.如何实现通感一体？

 实现通感一体，移动网、核心网均需要改造。在接入网方面，基站和终端需要集成感知收发和处理模块，可以是独立的硬件模块，也可以复用通信模块。 核心网方面，需要引入感知单元，负责感知相关的控制平面和数据平面。

 构建通感融合的移动网络存在两种技术路线： 技术路线一：在现网架构引入感知能力，核心网需引入定位、测绘、检测识别等功能的感知单元；接入网需要增加基站的通道数与天线阵子数， 以提升感知能力；终端需要升级为通感终端（增加智能通信模组）。原有网元间接口尽量复用现有接口，涉及感知能力的进行相应升级，使其能 够支持感知相关控制信令和数据传输，这样可以实现感知能力的快速引入和部署，预计前期运营商在试验网建设阶段采用此方式。  技术路线二：从网络架构、网元功能、交互协议等方面进行重新设计，构建通感一体化新型无线网络架构，包括构建物理-数字空间耦合的新型 标识模型。相比第一种技术路线，该技术路线将感知功能和通信功能一体化设计，实现各网元间感知能力的协同配合。

4.通感一体工作模式可以分为独立感知与网络协作，需平衡通信与感知信道资源分配

 通感一体化的工作模式可分为独立感知与网络协作感知两种，独立感知是指由单个基站进行感知，即单个基站发送感知信号到达目标 ，进而接收和处理目标反射后的感知回波信号，执行感知测量和估计。协作感知是指使用移动通信网络中大规模部署的节点进行协作 与交互，一个发射节点复用通信参考信号作为感知信号并将其发射至覆盖区域内时，目标会将感知信号反射到多个方向。此时，附近 多个接收节点可以在不同位置上接收同一目标的反射信号，在对各个接收信号进行数据融合处理后，可以实现类似于通信中空间分集 的接收处理增益，提升感知精度。  通信与感知两者实现目标、评价准则、性能边界均不相同。依托一张网实现通信与感知融合是运营商希望实现的目标，因此平衡网络 效率、通感能力、网络质量之间的三角冲突很重要。