ISAC——关于其分层架构、技术、标准化、原型及测试平台的调查

《IEEE Communications Surveys & Tutorials》：ISAC—A Survey on Its Layered Architecture, Technologies, Standardizations, Prototypes, and Testbeds

集成感知与通信（ISAC）系统融合通信与雷达技术，提出分层架构（终端层、资源层、功能层、应用层、计算层），并探讨波束成形、智能表面（RIS）、软件定义无线电（SDR2）等关键技术，分析国际标准化进程，总结原型验证与测试平台进展，指出开放问题和未来方向。

　　

摘要：

集成感知与通信（ISAC）作为传统通信系统和雷达系统在频谱、软件和硬件平台方面的关键融合，已在统一框架下得以发展。本调查旨在全面概述ISAC，首先介绍其分层架构，继而探讨众多关键组成部分，如技术、标准化、原型系统及测试平台。ISAC架构分为终端层、信号层、资源层、功能层和计算层，逐一详细分析各层在ISAC生态系统中的角色与相互作用。除了分层架构外，我们还研究了支撑ISAC发展的各种关键技术，例如波束成形、天线阵列设计等。本文特别关注了可重构智能表面（RIS）、新材料以及软件定义无线电/雷达（SDR2）等新兴技术，同时还探讨了近场（NF）ISAC的应用。此外，本文还介绍了国际组织在ISAC技术标准化方面的努力，这些努力对ISAC技术的发展方向具有重要影响。通过展示原型系统和测试平台，验证了ISAC的理论概念及其实际应用效果。最后，本文总结了ISAC目前存在的问题及未来的发展潜力，为该技术的持续创新和融入下一代网络提供了路线图。

引言

在第六代（6G）移动通信网络中，通信与感知的融合主要体现在集成感知与通信（ISAC）框架内。这种融合的必要性源于对更高频谱效率、更低硬件复杂性以及更好感知和通信性能的需求。鉴于第五代（5G）移动通信网络和6G技术对带宽的巨大需求，为独立雷达或通信系统分配专用频谱已变得日益不可持续。ISAC框架通过共享频谱的方式，为实现系统的可扩展性提供了关键支持。这种融合促进了先进的干扰抑制技术的发展，从而确保两种功能能够同时运行而不会降低性能。随着无线系统复杂性的不断增加，集成化设计通过简化协议和减少硬件组件来简化系统结构。这种统一的方法还确保了现代应用（如自动驾驶汽车、智慧城市和工业物联网（IoT）能够在复杂环境中无缝高效地运行。

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存在多种相关术语，例如联合雷达与通信（JRC）、联合通信与雷达（JCR）、联合通信与感知（JCS或JCAS）、双功能雷达通信（DFRC）以及联合通信与无线电感知（JC&S），这些术语在不同文献和技术文档中有时会被互换使用。