面向6G的大规模MIMO通信感知一体化：现状与展望

【摘  要】通信感知一体化作为6G的关键技术之一，与大规模MIMO结合有望同时实现高速率通信和高精度感知。首先介绍了通信感知一体化和大规模MIMO的应用场景与需求，然后分析了大规模MIMO通信感知一体化的研究现状，包括波形设计、目标参数估计、感知辅助通信、通信信号处理、通信辅助感知、一体化信号处理和性能权衡等方面，最后展望了大规模MIMO通信感知一体化的未来研究方向，包括超大规模MIMO、无蜂窝大规模MIMO、智能超表面和太赫兹技术。

【关键词】6G；通信感知一体化；大规模MIMO；波形设计

0   引言

第六代移动通信系统（6G）通过人-机-物的智能互联，将实现由移动互联到万物互联，乃至万物智联的跃迁。根据《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书，6G预期通过通信、感知、计算的交互，支撑全息通信、数字孪生、扩展现实等全新业务，拓展智慧城市、智慧交通和智能制造等垂直应用场景，推动真实物理世界与虚拟数字世界的深度融合[1]。上述新兴业务迫切需要通信设备和终端具备物理世界的感知能力，驱动6G空口核心功能从无线传输向无线感知扩展。

通信感知一体化（ISAC, Integrated Sensing and Communications）通常是指集成设计（无线电）感知和通信系统，从而更有效地利用拥挤的无线/硬件资源，甚至实现两种功能之间协同增效的一种电子系统设计方法，以及实现该方法的使能技术[2]。相比于传统独立的通信与感知系统，ISAC将二者有机结合以实现优势互补，不仅有效提升系统的频谱效率和硬件效率，获取集成增益，还可以通过二者的互相辅助获取额外的协作增益，被广泛认为是下一