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面向未來醫療、工業等電磁敏感場景的高速率通信和高精度感知需求,華為6G研究團隊提出了光無線通感一體化(ISAC with optical wireless, 簡稱ISAC-OW)技術,並通過原型樣機驗證了ISAC-OW系統同時進行高速移動通信和高精度的三維定位,以及無接觸感知人體心跳和呼吸頻譜的可行性。
作為下一代無線通信技術,6G將融合通信和感知功能為一體。6G將繼續低中高混合分層的頻譜使用方式,高頻除了毫米波之外,在一些家庭和工業的應用場景下,也逐步向太赫茲及光譜延伸。光無線通感技術可以自然地融合在已有的光照明、光顯示系統中,每一盞燈、每一個屏幕都可成為未來6G光無線通感系統的一部分。由于具有超大的通信帶寬,光譜介質是實現超高速率通信的潛在備選方案。同時,由于光譜與傳統電磁頻譜間隔較大,不會對傳統無線電頻段產生電磁干擾,尤其適用于智慧醫療、工業制造等對電磁輻射比較敏感的環境。此外,光譜的亞毫米級波長,能夠實現高精度定位及高分辨率成像;並可利用物質對光波特性的響應,實現更精細、更準確的醫療健康感知和監測。在以下的視頻中,我們展示了未來ISAC-OW的願景和應用場景。
視頻1︰光無線通感一體化ISAC-OW願景與應用場景
華為6G研究團隊實現了光無線通感系統的關鍵技術研究突破和一體化原型驗證。下面的視頻簡單介紹了團隊研發的第一個ISAC-OW樣機系統,能夠實現通信、定位、感知一體化的架構和能力。該ISAC-OW樣機系統,希望模擬在醫療環境中,通過光無線鏈路(可見光及紅外光譜)精確感知和定位移動機器人,從而遠程控制移動機器人拾取和搬運各種物體。樣機中的光鏈路還同時承載著移動機器人與控制器間實時高清視頻的無線高速傳輸,實現通感一體化。此外,這套ISAC-OW樣機還可以通過對人體面部顏色的變化,或是腹部起伏的感知,實時且無接觸地監測心率和呼吸狀態,檢測準確性與商用智能手表相當。
視頻2︰光無線通感一體化ISAC-OW樣機
在該原型研制過程中,團隊相繼突破了分布式光天線聯合檢測與傳輸、一體化通信感知架構設計、高精度ToF(Time of Flight)建模分析等核心技術,例如︰
展望
光無線通信感知一體化系統,利用光譜的大帶寬、視距傳輸、無射頻干擾、高能量效率等特性,為未來6G應用場景提供了更大的想象空間和技術基礎。華為6G團隊將持續對光無線通信感知一體技術的進行研究和探索,以期為未來的全息醫院、工業自動化等6G場景提供最先進的核心技術和解決方案。