5G-A通識課第3課|既是基站，又是雷達

前文說到5G-A相比5G初期版本最大的殺手锏是新增的通感一體（ISAC，integrated sensing and communication）能力。

之所以被稱為殺手锏，是因為通感一體第一次在通信基站上，實現(xiàn)了非通信的能力——感知，通感一體的感字即來源于此。

何謂感知？

感知簡單理解就是感受外界的能力，比如通過眼睛看、通過耳朵聽、通過手觸摸等等。

而若想讓非生物體具備感知能力，一般需要通過各類傳感器來實現(xiàn)，比如攝像頭、溫度傳感器、震動傳感器等。

但5G-A基站并不需要外置傳感器來感受外界，而是靠自身與生俱來的優(yōu)勢——電磁波。

電磁波是一種非常神奇的東西，雖然它看不到摸不著，但自從它在100多年前被發(fā)現(xiàn)以來，就開始被人類廣泛用于信息通信，如今則在空氣中密密麻麻的以光速在手機、平板電腦、智能家電等所有電子設(shè)備與通信基站、無線路由器等電信設(shè)備間飛奔著，承載了人類幾乎有的無線通信涉及的信息，包括移動通信、WiFi上網(wǎng)、無線電廣播、衛(wèi)星通信等等。

此外，電磁波還是雷達探測物體的主要載體。雷達的原理就是通過發(fā)射電磁波抵達被探測物體，并根據(jù)反射回來的電磁波計算物體所處方位與速度。所以雷達才被叫做radar（radio detection and ranging，radio就是無線電即電磁波）。

所以說，無線通信和雷達探測所使用的載體本身就是相同的——電磁波，區(qū)別在于5G的電磁波用來承載數(shù)據(jù)，雷達的電磁波用來探測物體。

而通信基站和雷達，在移動通信進入5G時代這個節(jié)點，在核心技術(shù)上出現(xiàn)了關(guān)鍵的交匯。

這是因為5G超高速率的實現(xiàn)，其中的核心因素就是天線技術(shù)的升級——即采用了新型的超大規(guī)模陣列天線（Massive MIMO天線）。

在使用該天線時，由上百個獨立天線單元組成的天線陣列（上圖中一個個小方格），可以將多路獨立信號像激光波束那樣在空間上隔離開來發(fā)送和接收，互不干擾，這種技術(shù)被稱為波束賦形。

因此5G基站才可以實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)并行同時傳輸，大幅提升網(wǎng)絡(luò)吞吐率。

而大規(guī)模天線陣列本身就是一項已經(jīng)成熟應(yīng)用于雷達領(lǐng)域的技術(shù)。在軍事領(lǐng)域已廣泛使用的相控陣雷達，同樣由于使用了大規(guī)模的獨立天線單元，才實現(xiàn)了用來探測物體的電磁波在空間中能通過波束賦形技術(shù)同時發(fā)射，進而根據(jù)不同波束觸達被探測物體并反射回來的時間計算物體的方位與移動速度。

因此，很好理解，只要略加改造，5G天線就可以直接用來“降維打擊”實現(xiàn)陣列雷達的功能。

而通感一體就是這樣的技術(shù)。

新型的5G-A通感一體天線，為了實現(xiàn)更精準的波束賦形，相比傳統(tǒng)5G天線增加了一倍的天線單元，在犧牲非常低的數(shù)據(jù)傳輸能力（不到10%）后，可以在正常開展5G通信業(yè)務(wù)的同時，用一部分資源進行雷達探測，實時識別移動物體的方位與速度。

通感一體技術(shù)的實現(xiàn)，對于移動通信來說，可以說具有劃時代的意義。因為除了傳輸數(shù)據(jù)，移動基站第一次有了非通信的感知能力，而且這種能力與5G基站簡直是絕配。

因為現(xiàn)網(wǎng)5G基站部署密度非常高，也就是說，幾乎在任何需要雷達探測的場景，都可以找到對應(yīng)的5G基站，將傳統(tǒng)5G天線替換為5G-A通感一體天線后，就可以同時實現(xiàn)感知功能。

那感知能力有什么用呢？

用處簡直不要太大。目前需求迫切的場景有兩個：

在低空場景，敏感區(qū)域的5G基站只要開通5G-A功能，就變成了一片無人機識別區(qū)域，任何違規(guī)飛入的無人機，都可以第一時間被識別告警，形成了一個電子圍欄區(qū)域。而就算不是為了做“黑飛”監(jiān)控，隨著低空經(jīng)濟的發(fā)展，城區(qū)內(nèi)部大量的通感一體基站，也可以作為低空無人機管理的有效手段，實時呈現(xiàn)出當前城市空域內(nèi)無人機數(shù)量、位置、速度等等，輔助空管。

在海域場景，只要把海邊的5G基站開通5G-A功能，就可以識別海面上的偷渡船只、禁漁期非法捕魚船只等等，不但能識別有無，還能告知監(jiān)管部門其實時位置與移動速度，方便監(jiān)管部門抓捕。聯(lián)想到目前某些國家對中國領(lǐng)海的挑釁行為，使用通感一體監(jiān)控的效率，要比堆人巡邏高效的多的多。

換句話說，需要實時識別移動物體的位置與速度的場景，都可以用5G-A通感一體站來最快速高效的實現(xiàn)，比如后續(xù)的車聯(lián)網(wǎng)場景，這里僅提供一些應(yīng)用思路。

說完了通感一體，其實5G-A的能力在兩篇文章里就介紹的差不多了，雖然還有一些智能化的功能，但對5G整體能力提升并不明顯。

本系列課程，計劃后面再更新一篇，講講5G都這么NB了，6G到底還要怎么演進吧。