通感一体化基站雷达是一种结合了通信和感知功能的新型技术，主要应用于5G-A(第五代移动通信增强版)中。这种技术通过在基站内集成雷达功能，使得基站不仅能够提供传统的蜂窝移动通信服务，还能进行目标检测、定位和跟踪等感知任务。
一、 通感一体化基站雷达是什么
1. 基站雷达原理
雷达的基本工作原理是利用电磁波对目标进行探测。当发射机产生射频信号并辐射到空间时，遇到目标后反射回波信号，接收机捕获这些回波信号并经过处理，从而获得目标的位置、速度等信息。
通感一体化技术将通信和感知功能结合在一起。具体来说，基站通过大规模天线阵列和连续波加脉冲波组合方式，实现精准无盲区的感知覆盖。这种技术能够在保障数据通信能力的同时，提供类似雷达的感知能力。
在低空安防领域，通感一体化基站可以快速搭建低空安防系统，实时定位和追踪入侵无人机，并为安防系统提供决策参考。此外，它还可以用于园区安防、车路协同等领域，对车辆、无人机等地空多目标进行全方位感知。
通感一体化基站通常采用OFDM波形或扩展的OFDM波形来实现感知功能。例如，在富春江与千岛湖的测试验证中，采用业界首个128TR自发自收5G-A通感一体化基站，在保证数据通信能力的同时实现了雷达的感知功能。
2. 关键技术
利用大规模天线阵列技术，基站可以实现高分辨率的目标检测和定位。这种技术能够显著提高感知覆盖的精度和可靠性。
结合连续波和脉冲波的方式，可以有效提升感知系统的灵敏度和抗干扰能力。这种方法能够在复杂环境中实现精准的杂波抑制和目标识别。
基站内部的算力资源可以用于处理和分析感知数据，支持高精度定位、成像和环境重构等高级功能。
3. 总结
通感一体化基站雷达通过将通信和感知功能融合在一起，不仅提高了基站的功能多样性，还增强了其在各种应用场景中的实用性和有效性。这种技术的发展标志着通信与感知领域的深度融合，为未来智能网络和低空经济提供了强有力的技术支撑.
二、 通感一体化基站雷达在5G-A中的具体应用案例
在5G-A技术中，通感一体化基站的具体应用案例主要集中在海域和低空无人机的监控与管理。以下是几个具体的应用实例：
中国移动海南公司在海口完成了琼州海峡“5G-A通感一体”基站的部署。该基站在提供蜂窝移动通信功能的同时，叠加了雷达功能，能够实现对海峡上过往船舶的多目标检测和跟踪。
辽宁移动与中兴通讯合作，在大连东港十五库海域成功完成了全国首个5G-A通感海域商用测试。该基站不仅具备传统5G通信功能，还具有雷达感知能力，可以实现海上船只定位、轨迹速度识别及海上设施防碰撞预警，有效避免海上交通事故，提高海上安全。
西藏完成的首个5G-A基站功能验证显示，该基站能够感知低空无人机和地面车辆。通过在一台硬件上加载“雷达+基站”功能，探测能力优于传统雷达，实现了对低空无人机等目标的高效监控。
这些案例展示了5G-A通感一体化技术在不同场景下的实际应用，特别是在海上和低空环境中的重要性。
三、 如何解决通感一体化基站雷达在复杂环境下的杂波抑制和目标识别
解决通感一体化基站雷达在复杂环境下的杂波抑制和目标识别问题，可以采用以下几种方法：
- 频率选择性滤波器：通过滤波器对输入信号进行处理，只保留目标回波信号，滤掉其他杂波信号。
- 时域处理技术：利用时域内的信号处理技术来抑制杂波。
- 级联降维空时自适应算法：先对全空时两维接收数据进行预滤波处理，将杂波局域化，降低杂波自由度;然后对预处理输出的信号进行进一步处理。
- MTI显示（Moving Target Indicator） ：利用短波形(二脉冲或三脉冲)将目标从杂波中分离，并利用多普勒频率估计目标速度。
- PD技术（Pulse-Doppler） ：除了消除杂波外，还可以将目标分离到不同的速度范围，并提供目标速度的有效估计。
- 全相参技术：利用运动目标产生多卜勒频移效应的物理现象，在频域轻易地将运动目标检测出来。
- 基于速度信息和点迹质量评估的杂波抑制技术：设计一种基于傅里叶变换的测速方法，能够在抑制强地杂波的同时测量剩余杂波的速度。
- 超宽带MIMO雷达自适应波形设计：通过波束形成技术将兴趣目标与杂波分离，优化波形以提高杂波抑制能力。
- 基于改进BP神经网络的杂波抑制方法：利用神经网络训练得到地杂波各极化参数的隶属函数，从而有效抑制杂波。
四、 大规模天线阵列技术在通感一体化基站雷达中的实现方式有哪些?
大规模天线阵列技术在通感一体化基站雷达中的实现方式主要包括以下几个方面：
- 超大规模天线阵列（ELAA）技术：例如，中国电信浙江嘉兴分公司南湖景区部周边部署的26G频段高频5G-A通感一体化基站采用了5G-A ELAA技术。这种技术能够提供高精度的感知能力，可以捕捉小型无人机复杂轨迹，并且定位精度可达亚米级。
- 稀疏阵列的正交信号排列和天线分配的联合调制：北京航空航天大学王向荣教授团队通过这种方法获得了更高的通信数据速率。从N个阵元的天线阵列中进行优化设计，以提高感知能力。
- 集中式MIMO雷达：大规模天线阵列可以被当作集中式MIMO雷达使用，通过合成虚拟孔径的方式获得更多的角度分辨率。
- 混合波束形成：在毫米波车载雷达通信一体化系统中，研究了大规模阵列天线混合波束形成的优化设计问题。这种方法考虑了源车辆发射端处的混合波束形成器、源车辆接收端处的雷达接收滤波器和接收车辆接收端处的通信基带合成器。
- 站间组网和内嵌雷达系统：通过站间的组网和内嵌的雷达系统，基站能够传递更多的环境信息，类似于给车辆安装了一个位于天空中的“雷达”。
- 一体化空口和硬件设计：5.5G技术启动了通感融合标准化研究，基站采用一体化空口和硬件设计，共用波形、频谱、天线、系统等软硬件资源和站间智能协同，使能基站增加“雷达”功能。
- 增加天线单元以实现更精准的波束赋形：新型的5G-A通感一体天线相比传统5G天线增加了更多的天线单元，在牺牲非常低的数据传输能力后，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。
五、 算力资源如何优化处理和分析通感一体化基站雷达的数据?
优化处理和分析通感一体化基站雷达的数据，可以参考以下几个方面：
- 数据预处理：这是数据处理的第一步，涉及数据的清洗、转换、规范化和减少噪声等方面。在大数据时代，传统的数据预处理方法已经无法满足需求，因此，优化和性能提升成为了数据预处理的重要研究方向。
- 分布式计算：通过分布式计算技术，可以将数据处理任务分配到多个计算节点上进行并行处理，从而提高处理效率。
- 内存优化：在数据处理过程中，合理管理内存资源，避免内存泄漏和频繁的内存访问，可以显著提高数据处理的性能。
- 数据索引技术：利用数据索引技术，可以快速定位和访问数据，从而加快数据处理的速度。
- 机器学习算法优化：通过评估和改进数据处理算法，特别是机器学习算法，可以提高数据处理的能力和性能。
- 并行处理：并行处理技术可以将数据处理任务分解为多个子任务，并同时在多个处理器上执行，从而缩短整体处理时间。
- 流式计算：引入流式计算技术，可以实时处理和分析数据流，适用于需要实时响应的应用场景。
- 数据切片技术：通过数据切片技术，可以将大规模数据集分割成小块进行处理，这样可以更高效地利用计算资源。
- “东数西算”工程：该工程通过统筹优化算力资源，推动数据中心合理布局、供需平衡、绿色集约和互联互通，提升国家整体算力水平。
- 多资源联合优化：算力网络的核心是复杂巨系统的多资源联合优化和多目标联合优化，其功能相当于把全网当成一台计算机进行任务调度。
六、 通感一体化基站雷达的技术发展对未来智能网络和低空经济的影响
通感一体化基站雷达技术的发展，对未来智能网络和低空经济的影响是深远且多方面的。首先，通感一体化技术将通信与感知功能融合，通过集成通信基站、卫星通信和定位等关键基础设施，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。这种技术可以快速搭建低空安防系统，实时定位和追踪飞行汽车的飞行路径，助力无人机低空经济的规模发展，并防止无人机“黑飞”造成的泄密。
在具体应用方面，通感一体化技术已经在智慧机场建设中得到应用。例如，在云南省保山市云瑞机场，全球首个5G-A通感基站已建成并开通，这是5G-A通感一体化技术及AI能力首次用于智慧机场建设，打造了5G-A智慧机场跑道侵入防范系统。这表明通感一体化技术不仅能够提升低空经济的安全性，还能推动智慧机场等基础设施的智能化升级。
此外，随着5G-Advanced(简称5G-A)技术的逐步成熟和商用化，业界普遍认为2024年将成为这一技术的商用元年。低空经济作为新质生产力的代表，在政策和市场的双重推动下，也迎来了前所未有的发展机遇。通感一体化技术的应用将进一步促进低空经济的健康发展，成为产业发展新赛道和经济增长新引擎。
然而，尽管低空经济领域尚处于起步阶段，需要进一步完善政策法规、提升保障措施，但通感一体化技术的引入无疑为低空经济的发展提供了强有力的技术支撑。通过实时定位和追踪飞行器，通感一体化技术不仅能够提高低空经济的安全性和效率，还能为相关领域的融合发展提供新的动力和方向。
