近日，信息與通信工程學(xué)院趙楠教授及2023級博士張吉發(fā)，與浙江工業(yè)大學(xué)盧為黨教授、北京理工大學(xué)邢成文教授、美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校（University of Texas at Dallas）AI-Dhahir教授和塞薩洛尼基亞里士多德大學(xué)（Aristotle University of Thessaloniki）Karagiannidis教授合作開展智能通感一體化前沿綜述研究，并以“智能通感一體化：綜述”（Intelligent integrated sensing and communication: a survey）為題在《中國科學(xué)：信息科學(xué)（英文版）》（Science China Information Sciences）雜志發(fā)表。

通感一體化技術(shù)通過共享頻譜與硬件資源，顯著提升了頻譜利用效率，同時(shí)降低了硬件尺寸與功耗，為各類5G新興應(yīng)用提供了有力支撐。然而，傳統(tǒng)通感一體化技術(shù)對精確數(shù)學(xué)模型的依賴，使其在實(shí)際應(yīng)用中面臨計(jì)算復(fù)雜度高、擴(kuò)展性受限等挑戰(zhàn)。近年來，人工智能憑借其卓越的學(xué)習(xí)能力、出色的泛化性能、快速的推理速度以及對動(dòng)態(tài)環(huán)境的高度適應(yīng)性，為上述問題提供了可行的解決方案，推動(dòng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)從模型驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型，促使集成人工智能技術(shù)的智能通感一體化成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。然而，目前學(xué)術(shù)界仍缺乏對智能通感一體化技術(shù)的系統(tǒng)性綜述研究。

圖1 通感一體化在5G通信中的各種應(yīng)用場景

為填補(bǔ)這一研究領(lǐng)域的空白，該研究對智能通感一體化的研究動(dòng)機(jī)、典型應(yīng)用、最新發(fā)展趨勢及未來挑戰(zhàn)進(jìn)行了全面而深入的綜述，系統(tǒng)闡述了通感一體化的基本原理與關(guān)鍵技術(shù)，涵蓋各類通感一體化系統(tǒng)、通感性能的權(quán)衡機(jī)制以及典型應(yīng)用場景；詳細(xì)介紹了前沿人工智能技術(shù)，包括深度學(xué)習(xí)、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)、生成式人工智能及遷移學(xué)習(xí)，并從系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化求解的角度，對比分析了模型驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)兩種范式下的通感一體化系統(tǒng)；總結(jié)了人工智能在參數(shù)估計(jì)、波形設(shè)計(jì)、波束預(yù)測、資源分配、干擾管理及系統(tǒng)級設(shè)計(jì)等方面的典型應(yīng)用，并梳理了人工智能賦能的通感一體化最新發(fā)展趨勢，深入探討了智能通感一體化未來可能面臨的研究問題與挑戰(zhàn)。此項(xiàng)研究作為該領(lǐng)域較早且較為系統(tǒng)的綜述性研究成果，為智能通感一體化技術(shù)的發(fā)展提供了重要的理論參考和研究框架。

圖2 人工智能在通感一體化中的應(yīng)用

圖3 智能通感一體化在6G新興場景中的應(yīng)用

該研究工作獲得中國國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、遼寧省應(yīng)用與基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目資助。