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低空经济发展离不开通感一体化

图1??低空经济商业化应用场景

低空空域通常是指距地平面垂直距离在1000m以内的空域，根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000m以内的空域，以垂直起降型飞机和无人驾驶航空器为载体进行低空作业。针对低空通信，由于低空飞行器智能化水平的提高，需要更高带宽对更广泛的飞行数据提供支持；针对低空感知，需要利用通信基站或卫星等设施来提高感知定位的精度。

通感一体化技术是将通信与感知功能融合的创新方案，通过集成通信基站、卫星通信和定位、无人机等关键基础设施，形成一个协同的网络系统，提供无缝的通信和高精度感知服务，支持低空经济领域的各种应用。关键是能够主要依靠一张网解决通信感知问题。

5.5G和6G演进的核心特征之一就是通感一体化。传统的通信基站可以提供高速率、高可靠的通信手段，感知能力尚不足，无法完全对低空经济活动进行支撑，而5.5G基站通过频率提升、天线和射频通道数量增加等方式，提升通信性能的同时增强感知能力。

除此之外，基于通信感知信息的专网通信设备和指挥调度系统，也将在低空基础设施中发挥重要作用。

图2?通感一体化方案

通感一体化离不开卫星通信和卫星导航

卫星是通感一体化网络的重要补充手段，扩展了网络的覆盖范围，增强了网络的灵活性和响应速度。

卫星通信是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信，是支撑信息经济的重要基础设施。地面基站大多数用光纤来连接，偏远地区的基站由于地理、网络条件原因无法实现，或者投资性价比低。当前我国已经具备“天通”、“中星”等高轨卫星通信系统，低轨卫星星座建设工作也已经开启。

北斗卫星导航系统具备高精度导航、实时定位、精确授时等能力，在地基增强系统的服务下可提供亚米级、厘米级的位置信息。

图3?无人机使用卫星通信

图4??北斗卫星定位系统在无人机集群中的应用

物联网模组+无人机

在低空经济场景中，端侧联网设备是实现通信功能的重要环节。

5G、5.5G技术基于其更强大的通信能力和后续进一步具备的通感一体等能力，有望在低空经济通信环节充当重要角色，对应将打开蜂窝物联网模组新的需求空间，而通过结合边缘计算能力、AI技术等，蜂窝模组将进一步提升附加价值。以无人机场景为例，内置5G模组的无人机结合GNSS定位技术，可提前进行飞行路线规划，实现广覆盖、低成本的视频数据和遥感数据的采集。

图5??网联无人机体系

通信和网络感知功能

通感一体网络（IntegratedSensingandCommunication,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（ChannelStateInformation，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。

图6?空天地一体化协同感知

图7?通感一体网络应用场景

通感一体关键技术

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（OrthogonalTimeFrequency、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。massiveMIMO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。

图8??通感一体化关联信道模型

图9??通感一体化智能波束赋形示意图

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