通信感知一体化应用场景、关键技术和网络架构

【摘  要】通信感知一体化通过空口及协议联合设计、软硬件设备共享，在相同频谱资源实现通信功能与感知功能，使得无线网络在进行数据通信的同时，还能通过分析无线通信信号的直射、反射、散射信号，获得对目标对象或环境信息的感知，提升频谱利用率和设备复用率。从通信感知一体化典型应用场景需求出发，对通信感知一体化工作原理、工作模式、空口关键技术和网络架构进行了系统性阐述，并基于交通场景和低空场景的车辆感知和无人机感知测试结果分析了通信感知一体化技术的应用效果。

【关键词】无线通信；雷达；通信感知一体化

0   引言

通信感知一体化设计思想早期出现于美国航空航天局，其将雷达和通信系统集成在一起，使之既用于航空器之间的雷达感知，也用于航空器与空间站之间的通信[1]。近年来，随着无线通信技术和雷达技术的发展，频谱资源变得越来越拥挤，如何将通信功能和感知功能高度集成，共享频谱资源、共用硬件模块、复用电磁波信号等，以提升频谱效率、降低设备成本和功耗、提升感知和通信系统性能等受到了越来越多的关注[2-7]。国内外科研机构针对通信感知一体化应用场景和关键技术等开展了大量的研究。其中，通信感知一体化应用场景主要集中于车联网场景辅助自动驾驶[8-10]和无人机场景辅助无人机路径规划及无人机监管等[11]，通信感知一体化关键技术主要集中于一体化架构[12-13]、波形设计[14-16]、干扰消除[17-18]和组网融合技术等[19]。但是当前很多研究并未系统分析感知功能和通信功能深度融合对移动通信标准化的影响，也尚无基于第五代移动通信技术（5G, 5th Generation Mobile Communication Technology）通信系统开发的通信感知一体化样机测试。本文以移动通信系统架构为基础，从通信