5G-A：既是基站，又是雷达

中科院半导体所 · 公众号 · · 2024-06-06 16:46

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文章来源： BOO聊通信

原文作者： BOO聊通信

5G-A，也被称为 5.5G ，就是5G商用后直到6G正式被推出之前，5G不断演进过程中的一个过渡版本，由于该版本刚好处于 5G到6G之间的中间阶段，所以被称为5.5G，同时由于这个版本是一个有明显性能提升的大版本，所以也被称为5G-A，A是Advanced，先进的意思。

5G-A相比5G初期版本最大的杀手锏是新增的通感一体（ISAC，integrated sensing and communication）能力。之所以被称为杀手锏，是因为通感一体第一次在通信基站上，实现了非通信的能力——感知，通感一体的感字即来源于此。

何谓感知？

感知简单理解就是感受外界的能力，比如通过眼睛看、通过耳朵听、通过手触摸等等。

而若想让非生物体具备感知能力，一般需要通过各类传感器来实现，比如摄像头、温度传感器、震动传感器等。

但5G-A基站并不需要外置传感器来感受外界，而是靠自身与生俱来的优势—— 电磁波 。

电磁波是一种非常神奇的东西，虽然它看不到摸不着，但自从它在100多年前被发现以来，就开始被人类广泛用于信息通信，如今则在空气中密密麻麻的以光速在手机、平板电脑、智能家电等所有电子设备与通信基站、无线路由器等电信设备间飞奔着，承载了人类几乎有的无线通信涉及的信息，包括移动通信、WiFi上网、无线电广播、卫星通信等等。

此外，电磁波还是雷达探测物体的主要载体。雷达的原理就是通过发射电磁波抵达被探测物体，并根据反射回来的电磁波计算物体所处方位与速度。所以雷达才被叫做radar（radio detection and ranging，radio就是无线电即电磁波）。

所以说， 无线通信和雷达探测所使用的载体本身就是相同的——电磁波 ，区别在于5G的电磁波用来承载数据，雷达的电磁波用来探测物体。

而通信基站和雷达，在移动通信进入5G时代这个节点，在核心技术上出现了关键的交汇。

下图分别是一个5G基站的天线和一个阵列雷达，是不是看上去十分相似？

这是因为5G超高速率的实现，其中的核心因素就是天线技术的升级——即采用了新型的 超大规模阵列天线 （Massive MIMO天线）。

在使用该天线时，由上百个独立天线单元组成的天线阵列（上图中一个个小方格），可以将多路独立信号像激光波束那样在空间上隔离开来发送和接收，互不干扰，这种技术被称为 波束赋形 。因此5G基站才可以实现多路数据并行同时传输，大幅提升网络吞吐率。而大规模天线阵列本身就是一项已经成熟应用于雷达领域的技术。

因此，很好理解，只要略加改造，5G天线就可以直接用来“降维打击”实现阵列雷达的功能。

而通感一体就是这样的技术。

新型的5G-A通感一体天线，为了实现更精准的波束赋形，相比传统5G天线增加了一倍的天线单元，在牺牲非常低的数据传输能力（不到10%）后，可以在正常开展5G通信业务的同时，用一部分资源进行雷达探测，实时识别移动物体的方位与速度。

通感一体技术的实现，对于移动通信来说，可以说具有划时代的意义。因为除了传输数据，移动基站第一次有了非通信的感知能力，而且这种能力与5G基站简直是绝配。

因为现网5G基站部署密度非常高，也就是说，几乎在任何需要雷达探测的场景，都可以找到对应的5G基站，将传统5G天线替换为5G-A通感一体天线后，就可以同时实现感知功能。

5G-A：既是基站，又是雷达

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