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5G-A通识课第1课|为什么需要5G-A

5G-A通识课第2课|5G-A相比5G多了啥

《5G-A通识课》是我本人原创的5G-A通识课程（写到哪儿算哪儿，最多不会超过5篇），叫通识课的意思就是希望谁都能看懂。

课程当然全部免费，如果您觉得有帮助到您，希望能分享文章到朋友圈或者微信群，更多的阅读量绝对是我更新的动力。当然也欢迎直接打赏。

前文说到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。在军事领域已广泛使用的相控阵雷达，同样由于使用了大规模的独立天线单元，才实现了用来探测物体的电磁波在空间中能通过波束赋形技术同时发射，进而根据不同波束触达被探测物体并反射回来的时间计算物体的方位与移动速度。

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。

那感知能力有什么用呢？

用处简直不要太大。目前需求迫切的场景有两个：

在低空场景，敏感区域的5G基站只要开通5G-A功能，就变成了一片无人机识别区域，任何违规飞入的无人机，都可以第一时间被识别告警，形成了一个电子围栏区域。而就算不是为了做“黑飞”监控，随着低空经济的发展，城区内部大量的通感一体基站，也可以作为低空无人机管理的有效手段，实时呈现出当前城市空域内无人机数量、位置、速度等等，辅助空管。

在海域场景，只要把海边的5G基站开通5G-A功能，就可以识别海面上的偷渡船只、禁渔期非法捕鱼船只等等，不但能识别有无，还能告知监管部门其实时位置与移动速度，方便监管部门抓捕。联想到目前某些国家对中国领海的挑衅行为，使用通感一体监控的效率，要比堆人巡逻高效的多的多。

换句话说，需要实时识别移动物体的位置与速度的场景，都可以用5G-A通感一体站来最快速高效的实现，比如后续的车联网场景，这里仅提供一些应用思路。

说完了通感一体，其实5G-A的能力在两篇文章里就介绍的差不多了，虽然还有一些智能化的功能，但对5G整体能力提升并不明显。

本系列课程，计划后面再更新一篇，讲讲5G都这么NB了，6G到底还要怎么演进吧。

       原文标题 : 5G-A通识课第3课|既是基站，又是雷达