通信感知一体化 (ISAC)

Q: 什么是 6G 中的 ISAC？

ISAC 表示“通信感知一体化”(integrated sensing and communication)，指在统一框架下融合无线通信与感知（雷达）技术。这种技术支持先进的无线连接，可以增强环境感知能力。将通信和感知相结合，未来的 6G 网络可以更加高效地运行，还可以增强自动驾驶/辅助驾驶等现有应用。这种技术还支持新的应用，例如 AGV/UAV 控制和防碰撞、3D 地图重建、家庭监控、工业应用以及医疗保健（患者监控）。

Q: ISAC 的原理是什么？

ISAC 使用来自通信设备（包括基础设施和最终用户设备）的信号来感知或检测环境中的物体。采集到的感知数据经过处理并提炼为相关信息，然后通过无线通信网络进行传输。应用和服务也可以使用传输的感知数据，以便完成特定任务。

6G ISAC

通信感知一体化 (ISAC) 是 6G 的关键技术要素，可推动移动网络从传统的通信系统向具备空间感知能力的平台转变。过去，通信和雷达应用的研究、开发和商业化一直是分开进行的。ISAC 将两者融为一体，利用相同的无线电信号、基础设施和硬件同时实现通信与感知，在提供高速数据连接的同时，还能充当智能雷达，实时检测、定位和跟踪目标。

原生具备物理环境感知能力的网络可支持多种先进应用，例如：

空中交通管理：检测并分类无人机或无人驾驶航空器 (UAV)，并通过高效通信实现防碰撞
工业自动化：跟踪机器人设备，并支持机器人之间的通信，以确保安全并提高工厂效率
交通监测：进行交通流量密度、速度和方向估计，以及车道相关定位；检测逆向行驶、铁路线路上的危险异物等关键情况

ISAC 能够提高整体效率，因为通信与感知共享频谱，而信号的发射和接收使用相同的硬件完成。换句话说，通信与感知使用相同的频谱和信号。这也为测试带来了机遇和挑战。

罗德与施瓦茨积极参与研发与实施项目。我们积极参与德国国内和国际 6G 研究与预研发项目，并与知名机构合作开发相应的测试解决方案。例如，我们是 6G SENSATION 项目的合作伙伴，该项目由德国联邦教育与研究部资助。

6G ISAC 测试挑战

将感知和通信融入一个统一框架中，会让系统变得更加复杂。这需要利用全面且准确的测量来评估 ISAC 系统的性能和效率。尤其值得注意的是，验证感知性能对于无线通信领域而言是一项全新的挑战。这要求在验证过程中掌握实际目标的真实信息，或能够模拟具有确定参数的目标，例如距离、速度和雷达散射截面 (RCS)。RCS 表示目标反射的信号能量，对于实现覆盖大范围参数的可靠、可重复验证至关重要。

目标分类的另一个重要方面是微多普勒。多普勒效应会使移动目标的雷达回波产生频移。然而，大多数目标并非一个完全固定的整体，其内部还存在运动部件。这些局部运动会引入二次频移（即微多普勒效应），可用于目标分类和识别。

创新的 6G ISAC 测试解决方案

罗德与施瓦茨提供用于验证 ISAC 技术的实验室测试平台。该平台基于 R&S®AREG800A 雷达目标模拟器以模拟目标，并可搭配 R&S®FE44S 外部前端进一步增强测试能力。该解决方案可在实验室中实现可靠、可重复的测试，加快 ISAC 技术的研发与应用，并为工业部署铺平道路。此外，我们还提供丰富的无线通信测试仪产品组合，可用于验证无线设备和 ISAC 应用。

罗德与施瓦茨凭借创新的 ISAC 测试方案，荣获 2023 年世界移动通信大会颁发的“GTI 移动技术创新突破奖”。