华为园区网络WLAN CSI感知技术白皮书

1.1产生背景
CSI感知作为WLAN通感一体技术的一种先驱创新,其产生的背景与无线通信技术的演进和应用场景的多样化需求密切相关。随着无线局域网(WLAN)技术的快速发展,尤其是Wi-Fi 7技术的普及和性能提升,人们对无线网络的性能要求不仅限于数据传输速率的提升,还逐渐扩展到对环境感知能力的需求。CSI(Channel State Information,信道状态信息)感知技术正是在这一背景下应运而生。
CSI感知的核心在于利用无线信号的传播特性,通过分析信道状态信息来获取环境中的物体运动、位置变化等信息。这种技术的产生得益于以下几个方面:首先,Wi-Fi通信系统不断朝着更高频段、更大天线阵列和小型化发展,因此在硬件架构、信道特点和信号处理方面与无线感知系统日益趋同,为感知技术的实现提供了硬件基础;其次,随着人工智能和信号处理算法的快速发展,从CSI数据中提取有用信息的精度和效率显著提升;最后,智慧节能、智能交通、智能安防等场景对实时感知和通信的需求日益增长,而传统的感知技术(如雷达、摄像头等)往往需要额外的设备和部署成本,因此通过通信设备本身实现感知功能成为一种高效且经济的解决方案。
此外,频谱资源的紧张也推动了通信与感知功能的协同发展。通过将通信与感知功能集成在同一频段内,CSI感知技术能够更高效地利用频谱资源,减少对额外频段的需求,从而为未来的智能社会提供了重要的技术支撑。
1.2 CSI感知技术原理
1.2.1感知理论模型
传统意义的WLAN是一种无线通信技术,也就是通过调制电磁波来承载业务数据,实现收发两端设备的信息交互。根据无线信号传播特性,发送天线辐射的电磁波信号,一方面可以通过直射路径到达接收天线,另一方面也可以经过周围环境的反射达到接收天线(如墙体、人体、家具等)。最终,达到接收
天线的电磁波信号是直射径信号和众多反射径信号的叠加,这也称为为无线信号传播的多径效应。WLAN感知基于电磁波的传播特性,通过探测环境动态变化对无线信号的影响,赋予了WLAN设备对周围环境的感知能力。以对人的活动感知为例,日常行为的肢体活动将引起电磁波传播路径的改变。通过分析接收信号的动态变化,我们可以完成诸如人员存在、行为的识别,甚至可以实现对呼吸、心跳这种微弱波动的测量。从形态上看,WLAN感知又分为双站感知和单站感知。双站感知是指共有两个设备参与感知,分别用于WLAN信号发送和信号接收;单站感知则只使用同一个设备同时完成WLAN信号的收发。

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