第六代移动通信技术，即6G，被视为构建未来数字世界的关键基础设施，其核心愿景超越了单纯的数据传输速率提升，而是致力于实现真正意义上的“万物互联、智能泛在”。要达到这一目标，一项根本性的技术变革正在发生，那就是通信与感知的深度融合。传统的通信系统专注于可靠地传输信息比特，而感知系统则致力于利用电磁波或声波等手段获取环境信息。在6G时代，基站、终端和网络本身不再仅仅是信息传输的工具，它们将被赋予高精度的环境感知能力，从而构建一个集信息传输和环境认知于一体的智能网络。这种融合是实现高精度定位、环境建模、智能交互以及诸多新型沉浸式应用的基础。
通信与感知融合的核心原理在于对无线电资源的共享与联合优化。传统的通信系统会产生大量的电磁波信号，这些信号在空间中传播、反射、散射，携带了丰富的环境信息。而感知融合技术正是利用通信系统在进行数据传输时发射的无线电信号，同时提取环境的几何和物理信息，从而达到“一箭双雕”的效果。例如，基站发射的通信信号在传播过程中遇到物体会发生反射，接收端通过分析接收到的反射信号的延迟、频率偏移和强度变化，就能够推断出反射物体的距离、速度和大小。
在技术实现层面，波形设计是融合的第一道关口。传统的通信波形是为最大化数据速率和抗干扰能力而设计的，但可能并非最利于环境感知。融合波形需要同时满足通信所需的可靠传输和感知所需的高距离分辨率与速度分辨率。设计者需要平衡通信调制所要求的低峰值平均功率比和感知所需的宽带宽与高信噪比。一种常见的融合思路是利用通信信号的固有特性，例如正交频分复用技术中包含的多个子载波，天然具有一定的测距能力，通过对这些子载波的相干处理，可以提取出高精度的距离信息。另一种方法是设计专用的融合波形，在保持通信性能的同时，嵌入有利于感知的脉冲或序列，实现两者性能的最优化。
大规模天线阵列，特别是用于6G的超大规模阵列，是实现高精度感知的关键物理基础。阵列的规模越大，其对环境的波束控制能力越强，能够形成的波束宽度越窄。极窄的波束能够极大地提高角度分辨率，使得系统能够精确区分来自空间中不同方向的反射信号，从而实现对环境中多个目标的精确定位和识别。通过巧妙地利用大规模阵列的发射和接收自由度，系统可以灵活地在通信和感知模式之间切换或并行工作。例如，在通信阶段，波束指向用户进行数据传输；在感知阶段，波束可以快速扫描环境，或者利用多个波束同时覆盖通信和感知区域。这种物理层面的资源共享和时间调度策略，是提升融合系统效率的关键。信道状态信息（CSI）的深度挖掘是通信感知融合的核心算法原理。在通信系统中，信道状态信息是衡量无线信道质量的关键参数，用于指导预编码、调制和解码等操作。在融合系统中，信道状态信息被赋予了新的含义：它不仅是通信性能的指标，更是环境的“指纹”。例如，反射信号的衰落程度和多径结构直接反映了传播路径上的障碍物分布、墙壁材料和移动物体的存在。通过对高精度信道状态信息的逆向分析和信号处理，网络可以实时重建周围环境的三维地图，识别和跟踪移动的人或物体。这种从通信数据中提取环境认知的过程，依赖于复杂的机器学习和推理算法。
分布式协作是通信感知融合网络的重要特征。在一个由多个基站、接入点和终端组成的网络中，每一个节点都具备感知能力。通过网络层面的信息共享和协作处理，可以实现比单个节点更广范围、更高精度的环境感知。例如，多个基站可以同时对某一区域发射信号并接收反射，利用三角定位和多站联合处理技术，可以消除单个感知节点的盲区，大幅提高定位精度和对环境的覆盖范围。这种分布式协作要求网络具备超低延迟的回传链路和高效的同步机制，确保各个节点采集到的数据能够在极短的时间内进行对齐和融合。此外，新型频率资源的利用也为融合提供了机遇。6G引入了毫米波、太赫兹波甚至更高频段，这些高频波段具有极宽的带宽，能够提供极高的时间分辨率，有利于精确测距。同时，它们在传播过程中与环境的相互作用特性与传统低频段不同，例如毫米波和太赫兹波对障碍物更加敏感，这使得它们在进行环境感知时，能够提供更丰富的细节信息。但这也带来了挑战，即如何在高频段高路径损耗和大气吸收的影响下，维持感知信号的强度和可靠性。
通信与感知融合的应用涵盖了高精度室内外定位、环境监测、手势识别、生命体征监测和交通管理等多个方面。例如，在智能工厂中，通过基站的感知能力可以实时监测机器人的精确位置和状态，同时完成高速数据通信；在智慧医疗中，家中的无线接入点可以在不佩戴任何设备的情况下，感知呼吸频率和心跳等生命体征。这种将信息流与物理世界认知流合二为一的技术，是6G从“人与人”的连接迈向“人与物、物与物”的深度智能互联，构建数字孪生世界的核心技术基础。它标志着通信系统正从单纯的连接器，转变为具备高度智能的环境认知与交互引擎。
