5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告

通信與感知融合是ITU確認(rèn)的未來通信技術(shù)重要演進(jìn)方向之一，為通信網(wǎng)絡(luò)提供新的基礎(chǔ)能力，助力智慧低空、智慧交通、智慧生活、智慧網(wǎng)絡(luò)等典型場景。通信感知空口技術(shù)研究是本研究報告分析了5G-Advanced通感場景分別適用的感知模式。面對感知應(yīng)用的差異化需求，本報告對無線接入網(wǎng)的通感協(xié)議架構(gòu)進(jìn)行了梳理，并歸納了六種基本感知模式和主要接口之間的映射關(guān)系，進(jìn)一步地梳理了主要網(wǎng)絡(luò)接口涉及的基本流程，然后，對物理層的關(guān)鍵技術(shù)（波形、幀結(jié)構(gòu)、多天線、非理想因素等）進(jìn)行分析并提出潛在解決方案。最后，展望通感融合空口技術(shù)后續(xù)研究方向。通過通感融合無線空口技術(shù)的研究，為通感融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化以及5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告IMT-2020(5G)推進(jìn)組于2013年2月由中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合構(gòu)基于原IMT-Advanced推進(jìn)組，成員包括中國主要的運(yùn)營商、制造商、高校和研究機(jī)構(gòu)。推進(jìn)組是聚合中國產(chǎn)學(xué)研用力15G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告從第一代模擬通信到萬物互聯(lián)的第五代移動通信系統(tǒng)，移動通信不僅深刻地變革了人們的生活方式，更成為社會數(shù)字化和信息化水平加速提升的新引擎。中國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)快速推進(jìn)，截至2023年11月隨著不斷涌現(xiàn)的新業(yè)務(wù)、新需求，移動通信網(wǎng)絡(luò)在提供越來越強(qiáng)大的通信能力的同時，也將擴(kuò)展更多的基礎(chǔ)能力來支持這些新業(yè)務(wù)、新需求。其中，感知能力就是其中一個重要的潛在方向。將通信通信感知融合通過信號聯(lián)合設(shè)計和/或硬件共享等手段，實(shí)現(xiàn)通信、感知功能統(tǒng)一設(shè)計。其中通信感知融合中的感知可理解為一種基于移動通信系統(tǒng)的無線感知技術(shù)。移動通信系統(tǒng)通過對目標(biāo)區(qū)域或物體發(fā)射無線信號，并對接收的無線信號進(jìn)行分析得到相應(yīng)的感知測量數(shù)據(jù)。此外，移動通信系統(tǒng)還在目前的移動通信領(lǐng)域，通信感知融合還處于初期階段。在5G-Advanced（以下簡稱5G-A）中探索增2021年7月國內(nèi)廠商在IMT-2020（5G）推進(jìn)組聯(lián)合成立通信感知融合任務(wù)組（簡稱5G通感任務(wù)組），致力于推動基于5G技術(shù)的通感應(yīng)用場景及需求、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、仿真評估方法、空口技術(shù)方案研究以及原型驗證等工作。2022年7月底，IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布了《5G-Advanced通感融合場景需求研究報告》[1]，有助于增強(qiáng)業(yè)界對感知場景和需求的了解。首份包含5G通感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的《5G-Advanced通感融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究報告》在2022年11月深圳舉辦的5G大會發(fā)布[2]。2023年6月發(fā)布《5G-Advanced通感融合仿真評估方法研究報告》，匯聚了業(yè)界最新5G通感信道模型建模方法和仿真評估結(jié)果[3]2022年2月，國際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP的SA1立項研究課題《StudyonIntegratedSensingand25G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告2022年6月，CCSATC5WG9立項研究課題《5G通信感知融合系統(tǒng)研究》，本研究報告面向5G-A階段通信感知融合，研究當(dāng)前5G通信網(wǎng)絡(luò)使能感知功能在無線空口設(shè)計的面臨的關(guān)鍵問題，包括通感無線架構(gòu)、感知基本流程、物理層感知信號設(shè)計、感知幀結(jié)構(gòu)、感知資源分配、多天線技術(shù)、非理想因素抑制與消除等關(guān)鍵技術(shù)。研究成果一方面希望可進(jìn)一步推動5G-A通感融合的標(biāo)準(zhǔn)化研究、原型樣機(jī)的研發(fā)測試以及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，另一方面也希望為后續(xù)6G通感一體化無線空根據(jù)《5G-Advanced通感融合場景需求研究報告》梳理[1]，根據(jù)參加感知的設(shè)備和感知收發(fā)是否是同一設(shè)備（基站gNB或終端UE）），無線空口涉及的基本感知模式存在6種形式，如圖1-1所示。其中，感知網(wǎng)絡(luò)功能對應(yīng)IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布的研究報告《5G-Advanced通感融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究●基站自發(fā)自收（或gNB自發(fā)自收）?；景l(fā)送感知信號，感知信號經(jīng)過環(huán)境或環(huán)境中物體后，35G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告●基站A發(fā)B收（或gNBA發(fā)B收）?；続發(fā)送感知信號，感知信號經(jīng)過環(huán)境或環(huán)境中物體后，●終端發(fā)基站收（或UE發(fā)gNB收）。終端發(fā)送感知信號，感知信號經(jīng)過環(huán)境或環(huán)境中物體后，基●基站發(fā)終端收（或gNB發(fā)UE收）?；景l(fā)送感知信號，感知信號經(jīng)過被測物體反射后，終端接●終端自發(fā)自收（或UE自發(fā)自收）。終端發(fā)送感知信號，感知信號經(jīng)過環(huán)境或環(huán)境中物體后，終●終端A發(fā)B收（或UEA發(fā)B收）。終端A發(fā)送感知信號，感知信號經(jīng)過環(huán)境或環(huán)境中物體后，終接收測量反射/散射波設(shè)備對反射/散射波提取被測物體或環(huán)境特征，以獲取針對感知目標(biāo)或環(huán)境的當(dāng)模式間的感知資源分配采用非共享資源方式，其感知的基本流程（第四章感知無線基本流程），是相互獨(dú)立的過程，并獨(dú)立地執(zhí)行感知信號的發(fā)送和接收過程，同時SF或者gNB在配置上需要對于模式間的感知資源分配方式采用共享資源方式時，其感知的基本流程（第四章感知無線基本流程）可使用一個流程完成，使用一套測量配置參數(shù)，并在確定相關(guān)配置參數(shù)時需要考慮不同接收節(jié)45G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告智慧交通場景中典型的通感融合應(yīng)用包括高精地圖構(gòu)建、道路監(jiān)管和高鐵周界入侵檢測。針對高清地圖構(gòu)建應(yīng)用，一方面，利用通信感知融合基站或者多站協(xié)同可實(shí)現(xiàn)對道路環(huán)境的感知，即針對區(qū)域的感知，利用基站的高視角，擴(kuò)大感知范圍，彌補(bǔ)車載傳感器在惡劣環(huán)境下的感知缺陷和遮擋盲區(qū)，有效實(shí)現(xiàn)宏觀道路匹配、車輛自定位和全局環(huán)境感知，為自動駕駛汽車安全運(yùn)行提供超視距輔助。另一方面，高清地圖構(gòu)建可包含端側(cè)實(shí)時環(huán)境感知信息的測量反饋，并同時用于ADAS（AdvancedDrivingAssistanceSystem,高級駕駛輔助系統(tǒng)）以提高駕駛的舒適性和安全性。因此，基站自發(fā)自收、針對道路監(jiān)管和高鐵周界入侵檢測應(yīng)用，利用基站的高視角或者多站協(xié)同可擴(kuò)大感知范圍，實(shí)現(xiàn)全方位、全天候、不間斷地感知并將感知信息上傳至處理中心。因此，終端自發(fā)自收和基站A發(fā)B收可智慧低空場景中典型的通感融合應(yīng)用包括無人機(jī)監(jiān)管和避障、飛行入侵檢測和飛行路徑管理，一方面通過基站感知識別無人機(jī)“黑飛”或入侵。另一方面，利用基站的高視角或者多站協(xié)同擴(kuò)大感知范圍，以對無人機(jī)提供避障和路徑指示。此外，對于避障和路徑管理，無人機(jī)可具備通信能力的設(shè)備，可利用基站自發(fā)自收或基站A發(fā)B收進(jìn)行感知。因此，基站自發(fā)自收和基站A發(fā)B收可應(yīng)用于智慧低智慧生活場景中典型的通感融合應(yīng)用包括呼吸監(jiān)測、入侵檢測、手勢/姿態(tài)識別、健身監(jiān)測和天氣監(jiān)測。其中呼吸監(jiān)測、入侵檢測、手勢/姿態(tài)識別和健身監(jiān)測主要應(yīng)用于局域感知場景，可通過基站發(fā)終端收、終端發(fā)基站收、終端自發(fā)自收模式和終端A發(fā)B收將有效提升感知性能和效率。天氣監(jiān)測則主要基于室外基站感知進(jìn)行空氣濕度、雨量等天氣表征因子的測量，可通過基站自發(fā)自收或基站A發(fā)B收5-5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告-5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告智慧網(wǎng)絡(luò)場景中典型的通感融合應(yīng)用包括基站和終端波束管理、信道估計增強(qiáng)、基站和終端節(jié)能、基站資源調(diào)度與優(yōu)化。智慧網(wǎng)絡(luò)場景可借助于上行或下行信號的感知信息輔助提升通信系統(tǒng)性注1：這里列舉的是網(wǎng)絡(luò)初步部署，各個場景優(yōu)先考慮的方案。隨著技術(shù)演進(jìn)，各個場景65G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告兩種類型感知架構(gòu)，其中緊耦合架構(gòu)包括控制面和用戶面（C-U）不分離架構(gòu)和C-U分離架構(gòu)[2]。對應(yīng)地，RAN通感架構(gòu)如圖3-1所示。其中，SF為邏輯網(wǎng)元，適用于緊耦合或松耦合，且其可位于5GC/gNB或其他位置。另外，在本技術(shù)報告中，將SF作為一個整體進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和流程的描述，并不對SF-C和在該架構(gòu)中，考慮到RAN的CU-DU分離和CU-DU不分離的場景。對于CU-DU分離的架構(gòu)，gNB-CU承擔(dān)感知控制信令的傳遞，而gNB-DU作為感知單元，負(fù)責(zé)具體感知功能，感知測量數(shù)據(jù)通過在《5G-Advanced通感融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究報告》中，上述通感無線架構(gòu)可對應(yīng)于報告中的“緊耦合架構(gòu)的控制面協(xié)議?！焙汀熬o耦合架構(gòu)的用戶面協(xié)議棧”。其中，緊耦合架構(gòu)的控制面和用戶面協(xié)議棧又包括RAN與SF/SF-C之間的協(xié)議棧，和UE與SF/SF-C之間的協(xié)議棧[2]。此外，感知過程中可能需要UE和gNB的交互，對于信令層面的交互，可參考現(xiàn)有的NR控制面協(xié)議，如圖3-2所示。UE和gNB之間的感知資源配置在接入層可完全復(fù)用現(xiàn)有的控制面協(xié)議棧。SF和UE75G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告考慮到，UE作為感知設(shè)備可獲取感知測量數(shù)據(jù)，若UE是感知需求方則UE在本地進(jìn)行計算且無需85G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告其中，gNB自發(fā)自收模式和gNBA發(fā)gNBB收模式均通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行的感知，可只需SF與gNB之SF和UE，gNB與UE間的交互。對于UE自發(fā)自收模式和UEA發(fā)B收模式，雖然感知流程不需要基站的參與，但是考慮到所有的感知資源屬于空口資源，應(yīng)由基站負(fù)責(zé)管理和分配，且UE需要上報其感知能力，所以四種交互方式在這兩種感知模式中均存在。需要說明的是，在有UE參與的感知模式中，假設(shè)95G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告對于六種感知模式而言，雖然涉及的網(wǎng)元交互可能各不相同，但是感知流程基本相同，一般分為三個步驟：感知能力上報→感知測量配置→感知測量上報。如圖4-1所示，感知能力上報通常作為感知流程中的第一個步驟，其作用是上報UE/gNB支持的感知模式以及與感知信號處理相關(guān)的能力，從而幫助SF/gNB（在沒有網(wǎng)絡(luò)參與的UEA發(fā)B收模式中資源。感知測量配置作為感知流程中的第二個步驟，其目的在于UE/gNB收到SF發(fā)送的感知需求之后，可根據(jù)感知需求確定感知資源的分配，因此該流程在上述四種交互方式中均有體現(xiàn)。在空口資源相關(guān)的感知測量配置流程中，gNB作為必須要參與的網(wǎng)元負(fù)責(zé)空口資源的分配，因此該流程存在于SF和gNB以及gNB和UE的交互過程中。而非空口資源相關(guān)的感知配置可能由SF和UE直接交互。感知測量上報是感知流程中的最后一個步驟，其目的在于將收集到的感知測量數(shù)據(jù)上報給SF或者感知管理終端，在不同的感知模式中上報的網(wǎng)元可是UE/gNB。因此，感知基本流程對應(yīng)于在不同的感知模式中應(yīng)用于5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在SF和gNB交互的基本流程中，大致包括三個流程：感知能力上報流程、感知測量配置流程和感SF獲得gNB的感知能力、UE的感知能力并結(jié)合AF的業(yè)務(wù)需求來選擇感知模式、選擇合適的gNB感知測量配置既包括空口資源相關(guān)的配置，也包括非資源相關(guān)的配置。其中空口資源相關(guān)的配置包括測量信號的配置，即信號的時頻資源配置信息。由于基站負(fù)責(zé)空口資源調(diào)度，關(guān)的配置由基站負(fù)責(zé)。而非資源相關(guān)的配置主要是感知流程相關(guān)的配置，包括感知模式選擇、收發(fā)角SF向gNB發(fā)送感知測量配置，用于gNB的感知測量。在gNB自發(fā)自收模式、gNBA發(fā)B收模式、gNB發(fā)送非空口資源的感知測量配置。而在UE發(fā)gNB收模式，網(wǎng)絡(luò)參與的UE自發(fā)自收以及UEA發(fā)B收模式，SF需要為gNB提供用于資源配置的信息（比如QoSgNB需要向SF上報gNB給UE指示的空口gNB向SF進(jìn)行感知測量上報，是指gNB獲得的3GPP感知測量數(shù)據(jù)上報給SF。對于gNB自發(fā)自收5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告感知能力上報流程的主要目的是讓SF掌握gNB的感知能力，以便于SF決定感知節(jié)點(diǎn)gNB以及相關(guān)）；●每種支持的感知模式下的感知精度，例如，感知距離、距離分辨率、感知的速度、速度分辨在gNB主動感知能力上報過程中，gNB可周期性地向SF發(fā)送感知能力上報消息，此消息中可包括gNB不同帶寬配置下支持的感知距離精度、感知距離分辨率、感知速度精度、感知速度分辨率以及感5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在SF請求感知能力上報過程中，SF從AF或UE獲知感知需求后，需要尋找符合感知需求或者可執(zhí)行相關(guān)感知功能的gNB或UE。因此，SF可先向gNB發(fā)送感知能力請求消息，此消息中包括gNB的能力表向SF發(fā)送感知能力上報消息，消息中包含的內(nèi)容就是與能力特征列表所對應(yīng)的gNB感知能力信息，SF根據(jù)gNB的感知能力、UE的感知能力，感知需求等信息來選擇感知方式、感知參與的基站或AF/UE要求的感知業(yè)務(wù)，也就是SF向gNB發(fā)送所選感知方法的相關(guān)感知測量配置。在該測量配置中，協(xié)作設(shè)備信息：SF除了向gNB提供相應(yīng)的感知模式信息，還需要提供相應(yīng)的執(zhí)行感知任務(wù)的5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告●感知測量數(shù)據(jù)上報模式，如周期性上報、事件上報、事件觸發(fā)的周期性上報等（對于需要接收●gNB接收測量信號的配置，針對gNBA發(fā)B收模式，需要指示gNB作為“收”角色的測量配感知測量上報流程目的是在gNB完成感知方法配置后，進(jìn)行相應(yīng)的測量，并且將感知測量數(shù)據(jù)進(jìn)行上報。不同感知模式下所需要的感知測量數(shù)據(jù)可能不同，但是總體而言，感知測量數(shù)據(jù)可能包括多●感知初步數(shù)據(jù)：時延擴(kuò)展譜、多普勒譜、微多普勒譜、角度譜、信號強(qiáng)度譜等信息。上述譜信●感知原始數(shù)據(jù)：接收信號或者原始信道信息（如接收信號或信道響應(yīng)的復(fù)數(shù)結(jié)果、幅度和/或相感知測量上報可分為gNB主動感知測量上報和SF請求感知測量上報。在gNB主動上報的模式下，gNB收模式也需要SF和UE之間的交互。SF和UE的交互流程中所涉及的感知基本流程包括感知能力上感知能力上報流程的主要目的是讓SF感知UE的感知能力，以便于SF決定感知節(jié)點(diǎn)UE以及相關(guān)的5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告-UEA發(fā)UEB收模式中UE的“發(fā)”和“收”的能●每種支持的感知模式下的感知精度：感知距離、距離分辨率、感知的速度、速度分辨率、感知UE和SF之間感知能力上報流程與SF和gNB中的流程相似，不同之處在于上報的能力信息內(nèi)容以及粒度。SF和gNB基本流程中上報gNB的感知能力信息范圍更大（RAN級別），主要用于大范圍V2X應(yīng)用、智慧工廠、氣象監(jiān)測等場景，例如路口環(huán)境感知中感知車流變化，所需的感知能力包括實(shí)時構(gòu)建全局動態(tài)地圖以輔助自動駕駛和車輛軌跡跟蹤等應(yīng)用。而SF和UE基本流程中上報UE的感知能力信息范），中對人體進(jìn)行異常行為檢測，所需的感知能力包括快速識別微小動作變化引起的信號變化，例如摔倒在有UE參與的感知模式中SF需要為參與感知的UE提供一些非資源相關(guān)的感知測量配置，如感知模式、收發(fā)角色、上報模式等。此外，在gNB發(fā)UE收模式中，可能存在多個gNB給一個UE發(fā)感知信號的情況，此時SF需要與多個gNB協(xié)調(diào)以獲得UE接收感知測量信號的配置，并將該配置發(fā)給UE；在網(wǎng)絡(luò)●感知結(jié)果上報模式，如周期性上報、事件上報、事件觸發(fā)的周期性上報等（對于需要接收感知感知測量上報流程目的是在UE完成感知方法配置后，進(jìn)行相應(yīng)的測量，并且將感知測量數(shù)據(jù)進(jìn)行5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告上報。不同感知模式下所需要的感知測量數(shù)據(jù)可能不同，但是總體而言，感知測量數(shù)據(jù)可能包括多種●感知初步數(shù)據(jù)：時延擴(kuò)展譜、多普勒譜、微多普勒譜、角度譜、信號強(qiáng)度譜等信息。上述譜信●感知原始數(shù)據(jù)：接收信號或者原始信道信息（如接收信號或信道響應(yīng)的復(fù)數(shù)結(jié)果，幅度和/或相受限于UE計算能力以及UE的感知范圍，UE的感知測量數(shù)據(jù)可能范圍更小和粒度更大。例如，在感知結(jié)果中，UE感知的動態(tài)地圖為局部信息，無法形成全局地圖。另外，考慮到上報感知原始數(shù)據(jù)所需要上傳的數(shù)據(jù)量較大，消耗網(wǎng)絡(luò)資源較多，并且對終端的能耗不友好，需要進(jìn)一步研究對應(yīng)數(shù)據(jù)傳感知測量上報可分為UE初始化的感知測量上報和SF初始化的感知測量上報。具體流程SF和gNB的gNB和UE之間的基本流程?？紤]到所有的感知資源都屬于空口資源，由gNB負(fù)責(zé)管理和分配。對于UE知測量配置流程。對于UEA自發(fā)自收感知模式，以及UEA發(fā)B收感知模式，在有網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景下，終端用于發(fā)送的傳輸資源也受gNB管控，即由gNB調(diào)度感知發(fā)送終端用于執(zhí)行感知參考信號發(fā)送的傳輸資源。同時基站也需要知道UE的感知能力以便于更有效地配置資源，所以這兩種模式也涉及UE能力上報5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告本節(jié)中的感知能力上報流程的目的是讓gNB確定UE的感知能力，從而gNB可確定對應(yīng)的感知配UE發(fā)gNB收中的感在UE發(fā)感知測量配置過程中，gNB需要根據(jù)UE上報的感知能力，向UE發(fā)送上行感知測量資源配置信息用于UE發(fā)送感知信號，gNB則測量該上行信號并獲取感知測量數(shù)據(jù)。本節(jié)所述的感知測量配5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告gNB基于SF的感知信號信息請求，決定UE的感知參考信號傳輸資源，并將感知參考信號發(fā)送配置發(fā)送給UE?？紤]到感知參考信號可能需要周期、非周期、半持續(xù)等不同時域傳輸特性，還需要考慮感過DCI觸發(fā)感知參考信號的傳輸。從而UE可根據(jù)gNB發(fā)送的激活/去激活命令，確定發(fā)送或停止發(fā)送上●感知測量資源與現(xiàn)有上行通信資源（例如終端上行數(shù)據(jù)信道、上行參考信號如SRS）之間的復(fù)面向新的感知性能需求設(shè)計新的上行感知參考信號。新的上行感知參考信號考慮具有周期性、半5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告參考SRS資源配置，配置用途指示為感知測量的上行感知參考信號資源集。新參考信號資源可與現(xiàn)有上行數(shù)據(jù)信道基于基站的波束指示采用對應(yīng)的波束進(jìn)行上行數(shù)據(jù)發(fā)送。引入感知用途之后，波束指示不一定對應(yīng)最佳上行通信波束，可對應(yīng)同時滿足感知和通信需求的上行通信波束。對于上行多次重復(fù)傳輸，基站可指示不同傳輸采用不同波束。該方案可擴(kuò)展到多個TRP傳輸，基站指示多個TRPgNB發(fā)UE收中的感在gNB發(fā)UE收感知測量配置過程中。首先，gNB向UE發(fā)送相關(guān)的下行感知測量配置信息，然后gNB向UE發(fā)送下行感知信號。UE根據(jù)該信息進(jìn)行感知測量，并將感知測量數(shù)據(jù)進(jìn)行上報。本節(jié)所述●感知測量資源與現(xiàn)有下行通信資源（包括SSB、下行數(shù)據(jù)信道、下行參考信號如CSI-RS）之間UE向gNB反饋的主要是CSI信息，可考慮復(fù)用現(xiàn)有的CSI-RS資源，根據(jù)感知需求增強(qiáng)復(fù)用CSI-RS對于基于下行數(shù)據(jù)信道的感知測量反饋，現(xiàn)有下行數(shù)據(jù)基于gNB的波束指示（TCI狀態(tài)）采用對應(yīng)束，可對應(yīng)同時滿足感知和通信需求的下行通信波束。對于下行重復(fù)傳輸，gNB可指示不同傳輸采用5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告雖然在UE自發(fā)自收模式和UEA發(fā)B收中g(shù)NB既不發(fā)送感知信號也不接收感知信號，但是gNB需要小區(qū)級感知測量資源配置，即配置一定專用資源用于UE進(jìn)行自發(fā)自收或A發(fā)B收測量。該小區(qū)級感知測量資源配置信息可進(jìn)一步包含在系統(tǒng)信息中發(fā)送給UE，一方面，約定與UE下級，避免與下行傳輸之間的資源碰撞，另一方面，UE端同時可針對該資源上的信號進(jìn)行接收用作CSIUE級感知測量資源配置，即UE利用分配給其的傳輸資源（包括UE級的參考信號和下行數(shù)據(jù)信道），或者分配給UE感知測量資源進(jìn)行自發(fā)自收或UEA發(fā)B收感知測量。UE和UE基本流程主要針對于兩種只有終端參與的感知模式，即UEA發(fā)B收以及UE自發(fā)自收。在介紹感知能力交互、感知測量配置、感知測量上報等UE和UE基本流程之前，本節(jié)首先介紹與終端密切），所處的不同覆蓋場景。與3GPPR18Sidelink5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告能比較大，通過UE和UE之間直接的信令交互可到終端感知的過程中。在這種情況下，需要挑選出一些具有較強(qiáng)能力的終端，由該終端角色在無網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景下部分地承擔(dān)SF的一些任務(wù)。因此，除了感知發(fā)送終端、感知接收終端兩類感知執(zhí)行終端之●感知管理終端：在終端感知中，無網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景下，承擔(dān)部分SF功能的邏輯節(jié)點(diǎn)，如感知測量基于覆蓋場景和終端角色的討論，在UE和UE交互的基本流程中，主要包含三個子流程：感知能力上報流程、感知測量配置與感知測量上報，如圖4-7所示。值得注意的是，感知發(fā)送終端、感知接收終端和感知管理終端均為邏輯角色。在無場景下的終端感知模式中，一個的終端實(shí)體可能承擔(dān)其中任意感知接收終端，而感知管理終端可能由UEA或UEB之一承擔(dān)，也有可能由其他UE承擔(dān)。對于UE自發(fā)自收模式，該UE既是感知發(fā)送終端也是感知接收終端，而感知管理終端可能仍由該UE擔(dān)任，也可能由5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告其中，感知測量配置流程不僅包含與感知發(fā)送終端交互的感知參考信號請求與響應(yīng)流程，還包括該過程主要用于感知執(zhí)行終端向感知管理終端上報與感知相關(guān)的能力信息，感知管理終端根據(jù)感5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告●支持上報的感知測量數(shù)據(jù)類型，如感知原始數(shù)據(jù)、感知初步數(shù)據(jù)、感知中間數(shù)據(jù)和感知結(jié)果，如圖4-8所示，感知能力上報過程可支持基于請求的感知能力上報，感知能力請求消息中可攜帶UE感知能力列表來指示感知管理終端需要獲知哪些相關(guān)的UE感知能力信息，進(jìn)而感知執(zhí)行終端可根據(jù)UE感知能力列表通過感知能力上報消息向感知管理終端上報對應(yīng)的UE感知能力信息；感知能力上報流程感知測量配置流程主要包含與感知發(fā)送終端交互的感知參如圖4-9所示，該過程主要用于感知管理終端向感知發(fā)送終端請求感知參考信號的發(fā)送。感知參考信號請求消息中，可進(jìn)一步指示期望的感知參考信號傳輸資源信息，為感知發(fā)送終端在執(zhí)行資源選擇的時候提供參考；也可指示輔助感知參考信號發(fā)送的信息，如空間關(guān)系信息、感知目標(biāo)方向信息等，用于幫助感知發(fā)送終端生成指向感知目標(biāo)的波束。在無網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景下，感知發(fā)送終端依靠隨機(jī)選擇、資源偵聽或者與感知接收終端間的協(xié)調(diào)，自主在網(wǎng)絡(luò)配置或預(yù)配置的資源池中選擇感知參考信號此外，除了感知發(fā)送終端自行選擇感知參考信號資源以外，還存在感知管理終端決定感知參考信號配置的選項。在這種情況下，感知管理終端首先需要獲取多個感知發(fā)送終端的感知相關(guān)的資源及偏5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告好等信息，該信息可為感知管理終端決定感知參考信號配置提供參考。感知管理終端決定感知參考信號資源后，將相關(guān)配置發(fā)給感知發(fā)送終端。這種方式能夠提高感知參考信號配置的靈活度與適應(yīng)性。但值得注意的是，在現(xiàn)有的Sidelink通信或定位的資源分配模式中，除了終端基于網(wǎng)絡(luò)的定傳輸資源（即，模式1）以及終端自主在網(wǎng)絡(luò)配置或預(yù)配置的資源池中選擇傳輸資源（即，模式2）之外，并沒有支持終端A決定或調(diào)度終端B的傳輸資源的方式，因此該選項需要在此現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上考參考信號配置信息，以利于感知接收終端更好的接收測量感知參考信號。對于第三種情況，需要感知感知參考信號配置：用于指示感知參考信號的配置信息，如感知參考信號的時頻資源、序列等，以輔助感知接收終端接收測量感知參考信號；根據(jù)側(cè)行感知測量需求，側(cè)行感知測量可考慮基于側(cè)行感知測量輔助信息交互流程支持基于感知接收終端觸發(fā)和基于感知管理終端觸發(fā)的方式。在基于感知管理終端觸發(fā)的情況下，感知輔助信息請求消息可省略。此外，也支持感知管理終端周期性地向5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告感知測量上報流程主要針對感知接收終端，如圖4-11所示，該過程主要用于感知管理終端向感知接收終端請求感知參考信號的測量得到感知測量數(shù)據(jù)。感知信息請求消息中，可包含感知信息類型（如感知測量數(shù)據(jù)層級）指示、感知信息的QoS需求、測量配置、上報配置等。感知測量數(shù)據(jù)可能包括●感知初步數(shù)據(jù)：時延擴(kuò)展譜、多普勒譜、微多普勒譜、角度譜、信號強(qiáng)度譜等信息。上述譜信●感知原始數(shù)據(jù)：接收信號或者原始信道信息（如接收信號或信道響應(yīng)的復(fù)數(shù)結(jié)果，幅度和/或相位，I路/Q路及其相關(guān)運(yùn)算結(jié)果）。另外，對于某些較高層次的感知信息，由于感知接收終端需要處理并獲得該感知信息，可能還需要感知管理終端額外提供輔助信息用于感知結(jié)果計算，如感知發(fā)送終端●感知信息的QoS需求：感知估計的位置精度、感知估計的速度精度、距離分辨率、速度分辨●測量配置：用于指示感知接收終端進(jìn)行周期性測量（對應(yīng)的測量周期、重復(fù)次數(shù)）、單次測量等，以輔助感知接收終端接收測量感知參考信號；還可用于指示感知參考信號的配置信息，如感知參5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告●上報配置：用于指示周期性上報（對應(yīng)的上報次數(shù)和上報間隔）、基于事件觸發(fā)的上報（事件信息、兩次事件觸發(fā)間隔的最小時間、觸發(fā)上報后的上報次數(shù)和上報間隔等例如，入侵檢測場景下可配置與感知測量數(shù)據(jù)的變化相關(guān)的事件，只有感知測量數(shù)據(jù)變化超出門限時才上報感知測量數(shù)據(jù)，以減少上報開銷。此外，上報配置還可配置上報內(nèi)容的約束條件，例如，有效性條件，人體特征檢測中有效的微多普勒范圍，感知目標(biāo)的坐標(biāo)區(qū)域，感知目標(biāo)的數(shù)目上限以及選擇條件等，例如，可感知接收終端根據(jù)感知信息請求消息測量感知參考信號得到對應(yīng)的感知測量數(shù)據(jù)，并基于上報配置通過感知信息反饋消息將感知信息發(fā)送給感知管理終端，可分為感知管理終端請求的感知測量數(shù)據(jù)對于終端間的側(cè)行感知測量數(shù)據(jù)的反饋，根據(jù)感知測量數(shù)據(jù)需求，需要考慮的問題包括新側(cè)行測量量、測量反饋的時效等問題?？紤]到感知測量數(shù)據(jù)可能較大，如果感知測量數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)信道進(jìn)錯誤指示可能存在于任何兩個節(jié)點(diǎn)之間，如SF-gNB、SF-UE、UE-gNB、UE-UE。節(jié)點(diǎn)B收到節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的感知相關(guān)消息（感知能力上報、感知測量配置、感知測量上報）后，即檢測該消息中是否包含錯誤。如果檢測到該消息中包含一個或多個錯誤，節(jié)點(diǎn)B向節(jié)點(diǎn)A返回錯誤指示并丟棄該消息，或者節(jié)點(diǎn)B直接丟棄該消息而不返回錯誤指示。感知消息中可能包含的錯誤包括但不限于消息格式錯誤、未定義的消息類型、不支持的數(shù)值，消息分段錯誤等。節(jié)點(diǎn)B向節(jié)點(diǎn)A返回的錯誤指示中可能包含具體的消息標(biāo)識以及錯誤原因。節(jié)點(diǎn)A收到節(jié)點(diǎn)B返回的錯誤指示后，即終止與錯誤指示相關(guān)的感知流程，并在5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告終止指示可用于感知管理節(jié)點(diǎn)終止當(dāng)前正在進(jìn)行的感知服務(wù)/流程，用于感知管理節(jié)點(diǎn)與其他任意節(jié)點(diǎn)之間，如SF-gNB、SF-UE、UE-gNB、UE-UE。終止感知服務(wù)/流程的原因包括但不限于感知服務(wù)的取消或改變，周期性感知測量/上報的停止等。感知管理節(jié)點(diǎn)發(fā)給其他感知節(jié)點(diǎn)的終止指示包括相關(guān)感知服務(wù)/流程的標(biāo)識。收到感知管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送的終止指示的感知節(jié)點(diǎn)向感知管理節(jié)點(diǎn)返回確認(rèn)并終止無線感知定位性能的評價通常包括分辨率（Resolution）、精度（Accuracy）、無模糊范圍），5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告同時考慮單基地感知模式和雙基地感知模式，感知性能指標(biāo)和感知信號相關(guān)參數(shù)的關(guān)系如表5-1所示。從表5-1中可看出，感知定位性能指標(biāo)受感知信號參數(shù)的影響，例如感知信號周期、帶寬等，具體5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在通感融合系統(tǒng)中，通信信號和感知信號共用時域頻域資源，其分為時分復(fù)用、頻分復(fù)用和空分復(fù)用。在不同的通感資源復(fù)用方式下，感頻域資源配置有所不同，導(dǎo)致系統(tǒng)可達(dá)到的感知性能指標(biāo)也有所不同。結(jié)合感知性能指標(biāo)的分感知信號和通信信號分別占用不同的時域符號，如圖5-2所示。由表5-1可知，感知信號周期影響感感知信號可占用全部帶寬，距離測量精度和分辨率高；由于通信和感知分別占用不同的時域符感知信號不能影響現(xiàn)有5G通信系統(tǒng)的同步信號或參考信號等信號的發(fā)送，因此感知信號占用的時5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告感知信號和感知信號分別占用專用的頻譜資源，因此通感融合系統(tǒng)中的通信信號不會對感知造成感知信號和通信信號占用不同的空域資源，如圖5-4所示，感知信號和通信信號分別通過感知波束5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告通信波束發(fā)送的通信信號可能會被環(huán)境中目標(biāo)反射到感知波束內(nèi)，對感知造成干擾。例如當(dāng)通信波束內(nèi)存在一個強(qiáng)目標(biāo)，其反射的通信信號可能會淹沒感知波束內(nèi)弱目標(biāo)的感知回波信號，導(dǎo)致感知5G系統(tǒng)是以O(shè)FDM為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的，各種參考信號和數(shù)據(jù)傳（1）CSI-RS功能強(qiáng)大，可用于波束管理、CSI測量、時頻偏跟蹤（TRS）、RRM測量或者移動性知，且PRS可由服務(wù)小區(qū)和鄰小區(qū)發(fā)送，UE端可測量多個小區(qū)/TRP發(fā)送的PRS以得到測量數(shù)據(jù)，例如（1）增強(qiáng)PRS實(shí)現(xiàn)感知功能。由于PRS的設(shè)計專門為了定位用途，跟通感中某些場景的感知原理5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告對于上行，目前3GPP支持OFDM和DFT-S-OFDM兩種波形。對于OFDM，參考信號仍然采用的是Gold序列，如PUSCHDMRS。其他參考信號，如SRS采用的是ZC序列。定位功能相比較而言，Gold序列復(fù)用能力更好，因為ZC序列的截斷序列不在保持ZC特性。但是，Gold序列峰均比略差于ZC序列。此外，ZC序列的相關(guān)性也更好。由于LTE和NR對于ZC和Gold做了充分的對線性調(diào)頻信號在雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。顧名思義，線性調(diào)頻信號（LFM）就是其頻率隨時間線性5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告3）對多普勒擴(kuò)展不敏感，在高速目標(biāo)測量上，實(shí)現(xiàn)更好的性能；波形的模糊函數(shù)具有“山脊”形1）由于OTFS波形的數(shù)據(jù)符號承載在時延多普勒域，因此OTFS波形的信道估計結(jié)果和環(huán)境感知測如果感知的收發(fā)、或者感知的發(fā)送與通信接收同時共享前端射頻硬件，則需要基站支持全雙工操作，即需要先進(jìn)的發(fā)射和接收方案的同步感知和通信。但是，雙工操作會導(dǎo)致嚴(yán)重的自干擾，由信號直接從發(fā)射天線泄漏到接收天線引起的，并會顯著降低傳感和通信性能。雖然近年來提出了一些自干擾抑制方法，但它們在實(shí)際應(yīng)用中還不夠成熟。因此只需要對現(xiàn)有的通信幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部改變，從而FDD是一種頻分復(fù)用系統(tǒng)，在通信中采用不同的頻率進(jìn)行上下行傳輸，如圖5-6所示。圖5-7和圖5-8給出了FDD無線幀結(jié)構(gòu)。一方面，結(jié)合雙工模式和子幀結(jié)構(gòu)，如果采用通感融合系統(tǒng)中采用基站進(jìn)行感知的情況，就需要對下行的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，通過添加相應(yīng)的下行感知時隙完成通感融合，如果采用終端發(fā)基站收的模型，就需要對上行幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。另一方面，在通感融合系統(tǒng)中如果使用FDD模式進(jìn)行部署，存在不同區(qū)域感知和通信的要求，需要進(jìn)行柔性的、面向業(yè)務(wù)的通感融合幀結(jié)構(gòu)5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告劃分；差異化的幀結(jié)構(gòu)部署可能會帶來相鄰區(qū)域間的干擾，因此需要進(jìn)行合理的小區(qū)規(guī)劃。因此那就最簡單的通信感知融合幀結(jié)構(gòu)為通信感知時分的幀結(jié)構(gòu)，即在不同的時隙分別實(shí)現(xiàn)感知或者通信功能。這種時分的幀結(jié)構(gòu)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活配置通信與感知的時隙配比，提高頻譜利用效率。此5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告外，由于通感融合的幀結(jié)構(gòu)將時隙劃分感知子幀和通信子幀，可有效地避免通信和感知信號間的互干擾，實(shí)現(xiàn)通感融合系統(tǒng)中通信和感知信號的良好共存。這里的幀結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有的幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行用于感知幀位置的制定，但是從整個幀結(jié)構(gòu)來說，與原來的幀結(jié)構(gòu)無差異，只有在數(shù)據(jù)封裝和解碼的時候才會明確哪些是通信子幀，哪些感知子幀，因此無需改變現(xiàn)有的幀結(jié)構(gòu)。在采用TDD通感融合幀結(jié)構(gòu)時，難度會比FDD更大，其需要考慮子幀內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，需要同時考慮通信和感知的需求與網(wǎng)絡(luò)部署的情況，如圖5-9給出了2.5ms幀結(jié)構(gòu)里制定第7個子幀為下行感知子幀，最后一個上行為感知子幀的幀發(fā)自收的情況，需要考慮下行幀中感知子幀或者參考信號的設(shè)置，并需要綜合考慮回波對上行通信信在5G通信系統(tǒng)中，通過引入CP(CyclicPrefix,循環(huán)前綴)解決多徑導(dǎo)致的符號間干擾和子載波間干Prefix,擴(kuò)展循環(huán)前綴），如圖5-10所示。常規(guī)循環(huán)前綴長度4.7μs，擴(kuò)展循環(huán)前綴長度16.67μs。對于5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告問題。隨著子載波間隔的增大，感知距離將嚴(yán)重受限。如果采用ECP，以子載波間隔15kHz為例，感知距離可達(dá)到2502m，可滿足大部分場景站間距部署和感知覆蓋需表5-2基站自發(fā)自收感知模式下NCP和ECP所對應(yīng)的最遠(yuǎn)感知距離此外，在通感一體系統(tǒng)中還存在多目標(biāo)感知需求，如圖5-11所示，當(dāng)基站或終端既要感知近距離目標(biāo)（時延較?。┯忠兄h(yuǎn)距離目標(biāo)（時延較大）時，可能導(dǎo)致感知信號的多徑時延擴(kuò)展超過NCP能力。如果ECP可滿足大部分感知場景多徑時延擴(kuò)展需求，則采用ECP將最大程度降低資源開銷，如果5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告為解決感知信號時延較大和時延擴(kuò)展較大等問題，可針對不同感知模式、不同場景、不同部署方?Option2:ECP感知信號與NCP通信信號符號級融合：如圖5-13所示，在一個時隙內(nèi)既發(fā)送感知信號又發(fā)送通信信號，感知信號采用ECP、通信缺點(diǎn)：ECP感知信號符號長度大于NCP通信符號，因此對于感知信號發(fā)送時隙每個符號的時域長5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告號位于不同時隙?？紤]ECP感知信號符號長度大于NCP通信符號，因此對于感知信號發(fā)送時隙符號個數(shù)●Option4：ECP感知信號與NCP通信信號半時隙(half-長度均是16.67μs。也就是說，對于12個OFDM符號的ECP，其前6個符號時域剛好等于NCP的前7個符●Option5:一個感知符號占用兩個通信符號的時長。為了滿足感知業(yè)務(wù)測量精度的要求，感知信號有可能在FR2上進(jìn)行發(fā)送，支持FR2的SCS有60/120/480/960KHz,其NCP/ECP以及最遠(yuǎn)感知距離如表5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告表5-3：基站自發(fā)自收感知模式下NCP和E由表5-3可看出，對于FR2頻段，即使使用ECP，其感知距離也比較受限。一個可能方案是，在保5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告（2）CP3部分：是由感知信號部分截取生成，根據(jù)循環(huán)前綴的方法生成，長度不超過感知信號符（3）CP4部分：該部分可為空（即不在該時間上發(fā)送任何信息），或者隨機(jī)填充。CP4可放在），●Option6：利用頻域權(quán)重向量對需要擴(kuò)展CP的符號的前一個符號進(jìn)行修改，使其產(chǎn)生擴(kuò)展CP的時域樣點(diǎn)。假設(shè)基站在符號1上發(fā)射通信符號，在符號2發(fā)射感知符號。如圖5-17所示，利用部分符號1的信號以及符號2的CP組成一個擴(kuò)展CP，為符號2提供了更大的感知范圍。圖中s為目標(biāo)擴(kuò)展時域樣點(diǎn)，d是待修改的通信符號時域樣點(diǎn)。利用頻域上的權(quán)重向量對符號1上預(yù)留的子載波進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)：CP的擴(kuò)展兼容現(xiàn)有NR結(jié)構(gòu)；感知符號CP時域樣點(diǎn)的擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)彈性的感知范圍覆蓋。相缺點(diǎn)：帶來了較大的計算開銷；占用部分符號1的通信資源，占用的比例與擴(kuò)展樣點(diǎn)長度占符號長5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在通感一體化系統(tǒng)中，感知信號資源主要包括功率、時間、頻率和空間四個維度的資源。各個維與通信信號類似，對于采用OFDM信號波形的感知信號，感知信號的發(fā)射功率的調(diào)節(jié)參數(shù)也是與通信信號不同的是，感知信號在進(jìn)行功率分配的時候需要考慮的感知測量數(shù)據(jù)，可包括以下兩●第一類是用來表征接收回波信號整體的功率或SNR水平的參數(shù)，可復(fù)用通信中的RSRP、●第二類是用來表征接收回波信號中對應(yīng)于感知目標(biāo)的功率或SNR水平的參數(shù)，這里稱之為感知號不同的是，感知信號的檢測是在時延域、多普勒域和角度域中進(jìn)行的，例如：在對無源目標(biāo)定位的應(yīng)用中是在時延角度域中檢測感知信號，而在動目標(biāo)檢測的應(yīng)用中則是在多普勒域檢測感知信號。在采用OFDM信號波形的系統(tǒng)中，時延域信號由對頻率域信號通過IFFT得到，多普勒域信號由對時間域信號通過FFT得到，角度域信號通過對空間域信號進(jìn)行FFT運(yùn)算得到。這里，IFFT或者FFT通常也可由對于給定的感知目標(biāo)，其在時延域、多普勒域、或角度域中的信號由其在頻率域、時間域、或空間域中的信號相干疊加而得到，因此感知信號功率或感知SNR在數(shù)值上通常遠(yuǎn)大于通信系統(tǒng)中在時間域或頻率域得到信號功率或SNR。如圖5-18所示，感知信號在時間域占用N個OFDM符號，則感知目標(biāo)在多普勒域的信號由該N個OFDM上的信號相干疊加得到，在理想情況下，感知目標(biāo)對應(yīng)的感知信號功5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告以O(shè)FDM信號波形為例，感知信號的時間資源配置主要涉及三個參數(shù)：感知測量數(shù)據(jù)的更新周期、感知幀時長、感知OFDM符號間隔；分別類似于傳統(tǒng)脈沖體制雷達(dá)中的參數(shù)：數(shù)據(jù)采樣間隔時間、雷達(dá)幀時長、脈沖重復(fù)周期[6][7]。如圖5-19所示，感知OFDM符號間隔是相鄰的、由感知信號占用的OFDM符號之間的時間間隔（圖中以Ts表示）；感號所跨越的時間長度，通常又被稱為CPI（CoherentProcessi5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在感知業(yè)務(wù)中，感知信號的時間資源配置主要影響對多普勒或速度的測量分辨率和測量范圍。具●感知OFDM符號間隔：主要影響多普勒或速度的最大不模糊測量范圍，在路自適應(yīng)的角度來看，可根據(jù)感知目標(biāo)的類型、運(yùn)動速度、應(yīng)用場景等因素設(shè)定多普勒的最大不模糊測量值，進(jìn)而設(shè)定感知OFDM符號間隔。例如，相比于感知目標(biāo)是行人，感知目標(biāo)是車輛時要求更大●感知幀時長：主要影響多普勒/速度的分辨率，在應(yīng)用場景等因素設(shè)定多普勒的分辨率，進(jìn)而設(shè)定感知幀時長。例如，相比于感知目標(biāo)是車輛，感知目●感知測量數(shù)據(jù)的更新周期：主要影響對于機(jī)動（速度變化）目標(biāo)的感知性能，可根據(jù)感知目標(biāo)的類型、應(yīng)用場景等因素進(jìn)行設(shè)定。從鏈路自適應(yīng)的角度來看，如果目標(biāo)運(yùn)動速度穩(wěn)定，例如接近勻速直線運(yùn)動，則可設(shè)定相對較大的更新周期以減小感知信號占用的時間資源；如果目標(biāo)運(yùn)動速度變化以O(shè)FDM信號波形為例，頻率資源配置主要涉及兩個參數(shù)：帶寬、感知子載波間隔，如圖5-20所5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告其中，表示時延分辨率。從鏈路自適應(yīng)的角度來看，可根據(jù)感知等因素設(shè)定時延的分辨率，進(jìn)而設(shè)定感知信號的帶寬。例如，相比于交通監(jiān)測場景，室內(nèi)場景通常要離、應(yīng)用場景等因素設(shè)定時延的最大不模糊測量值，進(jìn)而設(shè)定感知子載波間隔。例如，相比于室內(nèi)場●天線孔徑：對于具有波束賦型能力的天線陣列，天線陣元數(shù)和陣元排布決定了波束寬度，從而決定測角分辨率。對于均勻布陣天線陣列，給定方位向或俯仰向的3dB波束寬度的要求后，天線孔5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告測角分辨率要求設(shè)定天線孔徑；然而由于天線數(shù)量有限，可直接使用最大的可用天線孔徑，或者通過●天線單元間隔：天線單元之間的間隔決定了測角的最大不模糊測量范圍。對于均勻布陣天線陣類似于通信系統(tǒng)中的功率自適應(yīng)和帶寬自適應(yīng)，在感知應(yīng)用中需要根據(jù)感知測量數(shù)據(jù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)在通感一體化框架下，感知節(jié)點(diǎn)主要包括基站和UE。為了整體效率（包括通信和感知）的最大化，信號資源需要在網(wǎng)絡(luò)中統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度，以提高信號資源利用效率、并避免相互干擾。因此，感知信號占用的資源需要由網(wǎng)絡(luò)根據(jù)感知業(yè)務(wù)的執(zhí)行情況自適應(yīng)地調(diào)節(jié)并配置給感知節(jié)點(diǎn)（基站或UE感知信號資源的鏈路自適應(yīng)調(diào)節(jié)的基本流程如圖5-21所示。感知節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行感知業(yè)務(wù)得到感知測量數(shù)據(jù)后，向網(wǎng)絡(luò)反饋指定的感知測量數(shù)據(jù)（例如，通過感知報告進(jìn)行反饋）。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)反饋的感知測量數(shù)據(jù)，并結(jié)合通感一體化系統(tǒng)的其他業(yè)務(wù)運(yùn)行情況，判斷是否需要調(diào)節(jié)感知信號資源配置。網(wǎng)絡(luò)一部分資源集用來執(zhí)行感知；在鏈路自適應(yīng)調(diào)節(jié)過程中，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)UE上報的測量量，通過層1或?qū)?信5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在感知信號資源的鏈路自適應(yīng)調(diào)節(jié)流程中，進(jìn)行功率、時間、頻率和空間四個維度的資源配置的進(jìn)行功率資源的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，感知節(jié)點(diǎn)需要向網(wǎng)絡(luò)反饋的測量量包括RSRP、RSRQ、RSSI、SNR、感知信號功率、感知SNR等，網(wǎng)絡(luò)判斷并執(zhí)行感知信號發(fā)射功率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。在協(xié)議限制的進(jìn)行時間資源的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，感知節(jié)點(diǎn)需要向網(wǎng)絡(luò)反饋的測量量包括：多普勒/速度、多普勒/速度的方差、時延/距離的方差和角度方差，其中，多普勒/速度的方●設(shè)置較大的感知OFDM符號間隔能夠降低感知信號的資源開銷；另外，設(shè)置較小的感知OFDM●設(shè)置較小的感知幀時長能夠降低感知信號的資源開銷、減小感知信號處理的運(yùn)算量和存儲負(fù)●設(shè)置較大的更新周期能夠降低感知信號的資源開銷、設(shè)置較小的更新周期有利于維持對感知目●設(shè)置較大的感知子載波間隔能夠降低感知信號的資源開銷；另外，設(shè)置較小的感知子載波間隔5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告章節(jié)5.3.1和5.3.2介紹的感知信號資源分配及其自適應(yīng)方案是滿足奈奎斯特采樣率的均勻采樣的條件下的情況。均勻采樣的感知信號的信號配置和信號處理均相對簡單，并且具有較好的感知性能。然●資源開銷較大：在很多場景下，為了滿足感知的分辨率性能和最大不模糊測量范圍的要求，均5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告●信號配置難協(xié)調(diào)：為了實(shí)現(xiàn)高分辨率性能的感知，感知信號的時、頻、空域資源的跨度較大，并且均勻采樣的感知信號需要占用周期性的信號資源。在通感一體化的場景下，同時存在多種多樣的通信業(yè)務(wù)和感知業(yè)務(wù)，對應(yīng)地存在各種參考信號，很難保證以特定周期重復(fù)的信號資源都能分配給某●難以與現(xiàn)有NR參考信號結(jié)合：在通感一體化場景下，如果能夠充分利用現(xiàn)有NR的參考信號，將會大大減小感知的資源開銷、加速感知功能的落地。然而，現(xiàn)有NR的各種參考信號根據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求，在較大的時間跨度上來看通常是非均勻分布的，這就無法實(shí)現(xiàn)均勻采樣的感知信號配置，如圖5(a)32端口CSI-RS示意圖根據(jù)壓縮感知理論，如果信號是稀疏的，那么可以由低于采樣定理要求的采樣點(diǎn)重建恢復(fù)信號，即為，基于亞奈奎斯特采樣率（簡稱，亞采樣）的感知信號設(shè)計。亞采樣的感知信號設(shè)計能夠克服上為了減小感知信號在時間、頻率和空間等維度所占用的信號資源的開銷，可以根據(jù)壓縮感知理論，采用亞采樣進(jìn)行感知信號的設(shè)計。為了兼顧感知業(yè)務(wù)的分辨率性能和最大不模糊測量范圍的要●第一步：均勻采樣信號圖樣設(shè)計。根據(jù)感知業(yè)務(wù)的分辨率和最大不模糊測量范圍的要求，確定5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告均勻采樣的感知信號圖樣，如圖5-24(a)所示。在時、頻、空域上的資源跨度滿足分辨率性能的要求，●第二步：亞采樣信號圖樣設(shè)計。在均勻采樣信號圖樣所占用的信號資源中，根據(jù)壓縮感知理論的相關(guān)要求，進(jìn)行亞采樣信號的圖樣設(shè)計，選擇出一部分信號資源用以承載感知信號。與均勻采樣信號相比，亞采樣信號能夠減小感知信號占用的信號資源數(shù)，如圖5-24(b)所示。例如，可以通過隨機(jī)0/1序列確定亞采樣信號所占用的資源，還可以進(jìn)行特殊設(shè)計以避開通信業(yè)務(wù)或其他感知業(yè)務(wù)所占用的信采用亞采樣設(shè)計的感知信號，其采樣點(diǎn)的位置需要滿足壓縮感知的RIP（RestrictedIsometry[10]。在一般情況下，隨機(jī)的采樣點(diǎn)位置能夠滿足RIP條件，這給感知信號的亞由于隨機(jī)亞采樣的信號在相應(yīng)的變換域上的譜峰不再整齊地搬移，而是有很多個小部分的隨機(jī)搬移，鋪滿整個變換域；使得即使在沒有噪聲的情況下，也會有一定強(qiáng)度的類似噪聲的偽影。如下圖所示，圖5-25(a)中是變換域下的均勻采樣信號，圖5-25(b)是一定配置下變換下的亞采樣信號，其中除感知目標(biāo)以外其它的譜峰均是偽影。在一些情況下，偽影會淹沒較弱的感知目標(biāo)。因此，亞采樣的感知5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告幸運(yùn)的是，對于隨機(jī)亞采樣的信號，由于偽影是由譜峰在變換域的隨機(jī)搬移引起的，通常不會疊加形成較大的峰值，結(jié)合正交匹配追蹤等算法，能夠幾乎完美地重建均勻采樣的信號，這給基于壓縮亞采樣感知信號的鏈路自適應(yīng)一方面可以繼續(xù)應(yīng)用前面小節(jié)中介紹的均勻采樣感知信號鏈路自適●根據(jù)感知目標(biāo)數(shù)調(diào)節(jié)：通過亞采樣信號圖樣的更新以進(jìn)行鏈路自適應(yīng)調(diào)節(jié)。當(dāng)環(huán)境中存在的感知目標(biāo)個數(shù)減小時，亞采樣之后的采樣點(diǎn)數(shù)M的值可以適當(dāng)?shù)販p小、從而能夠節(jié)約更多的信號資源；無線感知是指利用無線信號來獲得環(huán)境或者環(huán)境中物體的特征。不同的應(yīng)用需要提取不同的特征，因此，需要合適的信號處理方法將環(huán)境中物體或環(huán)境的特征提取處理。例如，對于距離信息，可通過分析接收信號的時域時延獲得。對于運(yùn)動信息，可通過分析接收信號的（微）多普勒譜（這里的（微）多普勒譜指同一個載波或同一條徑在多個時刻的信道信息通過變換，例如FFT變換，得到的（微）多普勒譜信息）獲得。對于角度信息，可通過分析多個天線上信號接收到的信號獲得。對于運(yùn)5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告在通信系統(tǒng)中，無線信號傳輸包含了基帶生成，射頻發(fā)送，空間傳播，射頻接收，基帶處理5大過程。對于通感一體化系統(tǒng)，為了減少對現(xiàn)有通信系統(tǒng)的修改，感知信號與通信信號一樣，也經(jīng)歷了5大過程，感知信息通常通過基帶處理后提取。而基帶處理前的無線信號，不僅僅受到空間傳播的影響，也會受到熱噪聲，隨機(jī)相位，收發(fā)端不同步，非理想晶振等影響。這些非理想因素需要考慮在感知信號處理中消除。注意，在這些非理想因素中，部分非理想因素，例如隨機(jī)相位，對于通信來說是一個黑盒，包含在基帶信道估計中，不需要額外處理。但對于感知，這部分非理想因素會影響對感知目標(biāo)的分析，因此，需要額外消除。進(jìn)一步，環(huán)境中也會存在一些非目標(biāo)形成的雜波。對非目標(biāo)雜波的消除，需要一些先驗信息進(jìn)行目標(biāo)與雜波的識別區(qū)分，與應(yīng)用需求緊密相關(guān)。因此，雜波的消除可考慮在應(yīng)用端處理，也可考慮在空口消除。前者方便獲取應(yīng)用需求信息，但感知反饋開銷較大，包含了大量無用的雜波信息。后者可一定程度上避免無效雜波信息的反饋，但需要一些應(yīng)用層信息開放給空針對感知信號處理的三個基本任務(wù)，本章節(jié)給出了感知信號處理的基本流程，如圖5-26所示。感對于5GNR系統(tǒng)，基帶可讀取到[Ntx5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告的影響，可做一個信道估計，得到[Ntx,Nrx,Nsub,Nsym]維度的信道信息。如上文所述，基帶接收到的信號中除了受到空間傳播的影響，還受到了器件非理想帶來的影響，例如熱噪聲，隨機(jī)相位等。對于熱噪聲，可通過一些濾波算法消除，例如，通過Hampel濾波器消除離群奇異值，通過SG濾波器平滑噪聲。對于隨機(jī)相位，可通過多天線之間的CSI作商消除[10]。對于非理想晶振帶來的時頻，頻偏，定時同通過譜變換，可將接收信號中與感知目標(biāo)相關(guān)的參量突出出來。對于距離信息，可將同一個符號的多個子載波的接收信號進(jìn)行變換，獲得時域譜信息。時域譜中每一條譜線對應(yīng)的時延與環(huán)境反射體的距離直接相關(guān)。對于運(yùn)動信息，可將同一個子載波或同一條徑（時延相同的徑）的多個符號的接收信號進(jìn)行變換，獲得（微）多普勒譜信息。（微）多普勒譜中每一條譜線對應(yīng)的頻率與環(huán)境反射體運(yùn)動的（瞬時）速度直接相關(guān)。對于角度信息，可將多個天線的接收信號進(jìn)行變換，獲得角度譜。角度譜的每一條譜線對應(yīng)的角度信息與環(huán)境反射體相對于接收端的方向直接相關(guān)。譜變換的方法可根據(jù)場景和需要，采用快速傅里葉變換，短時傅里葉變換，小波變換，希爾伯特變換等中任何一種。一些譜變換方法中對信號的時頻分析，可獲得更細(xì)節(jié)的信號特征分量，例如，運(yùn)動頻次。進(jìn)一步，對于多載波或多符號的系統(tǒng)，還可通過子載波/符號選擇和聚合的方式，突出目標(biāo)參量特征，同時可壓縮反饋信結(jié)合感知目標(biāo)的特征，可將有效區(qū)間內(nèi)的譜信息提取出來，消除無效雜波信息。例如，對于靜態(tài)人為感知目標(biāo)的場景，可根據(jù)人的呼吸頻次，將人與靜止環(huán)境區(qū)分出來。具體地，正常呼吸頻次的有效范圍是[0.2Hz,0.33Hz]，可從時頻分析結(jié)果中篩選在此范圍內(nèi)的譜線，并將該譜線相關(guān)的信息，例如，時延和頻次，進(jìn)行上報。對于飛行器為感知目標(biāo)的場景，可根據(jù)飛行器與鳥的微多普勒譜差異，將飛行器與鳥進(jìn)行區(qū)別，進(jìn)而篩選出飛行器相關(guān)的感知信息進(jìn)行上報[12]。為了將感知結(jié)果上報給應(yīng)用端，感知信號接收端需要將處理后的感知測量數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋。根據(jù)感知信號處理流程，不同的處理階段會輸出不同的感知測量數(shù)據(jù)，信息量逐層遞減，如圖5信道信息包含了感知目標(biāo)，環(huán)境雜波，非理想器件影響的所有信息。對于應(yīng)用端信息處理能力強(qiáng)大，例如，具備AI大數(shù)據(jù)處理能力，通過機(jī)器學(xué)習(xí)能夠消除非理想因素和環(huán)境雜波，且反饋開銷不受限的系統(tǒng)，原始信道信息的反饋可避免信息損失帶來的性能下降。理想信道信息主要包含感知目標(biāo)和環(huán)境5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告通信感知一體化中參數(shù)估計的主要作用是為了獲取感知目標(biāo)相關(guān)的位置、速度和角度等參數(shù)，其信號處理類似于傳統(tǒng)雷達(dá)信號的感知目標(biāo)處理，常用的方法一般可分為周期圖類、空間譜類、濾波器類和優(yōu)化類[13]。周期圖類型的參數(shù)估計方法對于接收信號Y，通過若干組固定的基底Φ,將接收信號變換到功率譜上，并通過比較各個譜線上的功率，進(jìn)行對目標(biāo)的相關(guān)參數(shù)的估計。此類型常見的參數(shù)估計方法包1）3D-FFT：對于時頻空的三維接收信號M≥ak號數(shù)、天線數(shù)，3D-DFT方法分別在信號的時-頻-空域建立正交基底。通過計算信號在各基底的相關(guān)5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告空間譜類型的參數(shù)估計方法與周期圖方法中通過將信號變換到功率譜上計算其對應(yīng)譜線能量進(jìn)行估計不同，通過提取樣本協(xié)方差矩陣的信號空間或噪聲空間，來實(shí)現(xiàn)參數(shù)的估計。此類型常見的參數(shù)相關(guān)性影響較大，復(fù)雜度較高，在低信噪比下性能表現(xiàn)一般，但在高信噪比環(huán)境下可獲得較為精確的1）MUSIC算法：是將觀測信號分解成信號子空間和噪聲子空間，這兩個子空間是相互正交而帶有待估計參數(shù)特征的向量與噪聲子空間也相互正交，在一定范圍內(nèi)遍歷信號子空間的導(dǎo)向矢量，2）ESPRIT算法：其基本假設(shè)是存在兩個完全相同的子陣，且兩個子陣的間距已知，對于同一信號，兩個子陣的輸出只差一個相位差，通過兩個子陣的旋轉(zhuǎn)不變關(guān)系即可得到包含參數(shù)信息的相位差的估計。該類算法在實(shí)現(xiàn)上與FIR濾波器具有相同的結(jié)構(gòu)，因此也可稱為濾波器類估計算法。濾波器5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告類型的參數(shù)估計通過對信號的線性處理獲得能量譜或者偽譜(如MUSIC等)，利用信號在譜線的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)的估計。濾波器類方法根據(jù)所采用的準(zhǔn)則不同，主要有波束形成算法、最小方差算法，最大熵算法、自回歸模型算法和最小模算法等。濾波器類的方法復(fù)雜度較高，性能表現(xiàn)和空間譜類的方法相優(yōu)化類型的參數(shù)估計方法建立的估計器通?；谀撤N信號模型和相應(yīng)的準(zhǔn)則通過求解優(yōu)化問題對統(tǒng)計信號的參數(shù)進(jìn)行估計。優(yōu)化類估計器主要包括LS(LeastSquare,最小二乘估計)、ML(MaxLikelihood,最大似然估計)、MAP(MaximumAPosterior,最大后驗概率估計)和MMSE(MinimumMeanSquareError,最小均方誤差估計)等。由于MAP和MMSE等貝葉斯估計方法復(fù)雜度較高，進(jìn)一步衍生出利用信號稀疏性的壓縮感知類估計算法，該類估計算法通過對信號的稀疏性作約束實(shí)現(xiàn)對欠定問題的借助多天線技術(shù)，通感系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對感知目標(biāo)的方位角、俯仰角測量，以及定位。在通信領(lǐng)域，多天線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)空間分集，提高通信可靠性，另外還可通過空分復(fù)用，提升通信的傳輸容量。在雷達(dá)領(lǐng)域，雷達(dá)系統(tǒng)基于多天線的相位信息，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)角度的高精度測量。目前主要存在兩種類型的雷達(dá)：相控陣?yán)走_(dá)和MIMO雷達(dá)。相控陣?yán)走_(dá)使用整個天線陣列進(jìn)行波束賦形，能夠形成高增益、高指向性的窄波束，利于提高感知信號回波的接收功率；MIMO雷達(dá)各個天線分別發(fā)射相互正交的信），（WaveformDiversity）以計分辨率，更大的可識別目標(biāo)數(shù)上限，以及更好的環(huán)境雜波抑制能力[14][15]。通感系統(tǒng)利用多天線分集，同樣能夠提升感知的可靠性。通過對多個天線端口接收到的感知信號回波進(jìn)行合并，能夠降低衰落信道對回波信號的影響，提升接收信號的感知信噪比，提升感知性能；通感系統(tǒng)通過不同天線端口發(fā)送一組正交的感知/通感一體化信號，實(shí)現(xiàn)類似MIMO雷達(dá)對感知目標(biāo)高精度方位估計的功能。此時不同天線端口發(fā)送的正交信號可承載不同數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用、多流傳輸。在高頻（例如毫米波）通感系統(tǒng)中，也可利用多天線，或多天線面板進(jìn)行模擬（或數(shù)?；旌希┎ㄊx形，其中一部分波束進(jìn)行通信數(shù)據(jù)傳輸，另一部分波束進(jìn)行感知測量。目前，要想實(shí)現(xiàn)上述功能，還存在一些問題待解決，例如在多天線端口下，通感系統(tǒng)中如何根據(jù)通信需求、感知需求，設(shè)計多端口感知/通感一體化信號，并合理地對通信資源、感知資源進(jìn)行分配；如何設(shè)計通感系統(tǒng)的多天線5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告預(yù)編碼方案，以及感知PMI，或者通信感知聯(lián)合PMI反饋機(jī)制；如何設(shè)計感知/通信感知聯(lián)程；如何設(shè)計通感系統(tǒng)的數(shù)?；旌喜ㄊx形方案，以及相應(yīng)數(shù)模混合硬件架構(gòu)下的感知參數(shù)估計算法在雷達(dá)領(lǐng)域，相控陣?yán)走_(dá)所采用的波束賦形技術(shù)具有成熟的硬件實(shí)現(xiàn)方案和信號處理方案。目前大規(guī)模部署的5G基站具備32天線端口，而LTE基站也具備8天線端口，每個天線端口連接多個天線陣子，為基于波束賦形的多天線感知打下了堅實(shí)的物理基礎(chǔ)。通過數(shù)字或者模擬波束賦形，配備多天線的感知節(jié)點(diǎn)可形成高增益的窄波束，使感知信號大部分能量集中在感知區(qū)域或者感知目標(biāo)上。一方面基于波束賦形的感知技術(shù)，各發(fā)射天線端口信號是相關(guān)的，彼此之間只相差與天線間距和波束指進(jìn)行波束賦形時，系統(tǒng)的角度感知精度，即系統(tǒng)陣列的角度估計分辨率與波束寬度有關(guān)。當(dāng)兩個感知目標(biāo)的角度差值小于一個波束寬度時，基于波束賦形的感知無法在角度域區(qū)分這兩個目標(biāo)，此時需要在其他域（例如時延域、多普勒域）對目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分；另一方面，當(dāng)感知區(qū)域范圍較大，或者一個環(huán)境中存在多個待感知區(qū)域時，基于波束賦形的多天線感知可能需要借助波束掃描完成。波束掃描相比于單次感知占用了更長時間，容易導(dǎo)致對時變環(huán)境（例如，繁忙的交通路口）的感知性能下降。雖然5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告我們可使用一個較寬的波束對感知區(qū)域或感知目標(biāo)進(jìn)行覆蓋，但這在發(fā)送總功率相同的情況下又一定程度犧牲了感知精度或感知信噪比。圖5-29為假設(shè)基站感知模式為自發(fā)自收，感知目動車輛，上述兩種情況的示意圖?；诓ㄊx形的多天線感知，感知波束的配置（例如波束寬度、波束數(shù)量、波束掃描時間等）可能需要基于一些感知目標(biāo)/感知區(qū)域先驗信息，例如感知目標(biāo)大致分布范需要注意的是，對于通感一體化場景，由于感知目標(biāo)與通信目標(biāo)不一定是同一個目標(biāo)，因此感知波束和通信波束可能不是同一個波束。對于通信功能，通信波束需要對準(zhǔn)通信接收端，以獲得可靠穩(wěn)定的通信鏈路；對于感知功能，需要根據(jù)感知區(qū)域或感知目標(biāo)的具體位置配置感知波束，如圖5-29所示。然而，在感知初期，感知區(qū)域或感知目標(biāo)的精確位置往往是未知的。針對這個問題，一種可采用的策略是通感一體化系統(tǒng)首先使用寬波束進(jìn)行粗粒度感知，在確定感知區(qū)域或感知目標(biāo)的大致位置后再使用窄波束進(jìn)行細(xì)粒度感知；另一種可采用的策略是通感一體化系統(tǒng)執(zhí)行感知波束掃描和感知波束測量過程，基于感知波束測量結(jié)果確定感知波束。通感一體化系統(tǒng)可使用多個波束，這些波束中一部在波束管理流程上，通信波束管理流程和感知波束管理流程可能是兩個相互獨(dú)立的流程。對于5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告基站或終端自發(fā)自收的感知模式，感知波束管理可直接基于自身算法實(shí)現(xiàn)，不需要與通信的另一端交互；對于基站和終端A發(fā)B收的感知模式，基站和終端通過通信波束掃描確定最佳發(fā)送/接收波束；同時，通過感知波束掃描，基站或終端基于感知性能評估指標(biāo)，例如感知信干噪比（定義為感知目標(biāo)反射信號功率與雜波和噪聲功率和的比值）等的測量值，確定最優(yōu)的基站和終端的發(fā)送/接收波束。此外，通信波束管理和感知波束管理也可是一個聯(lián)合處理流程，即通過相同的一套波束配置，在波束掃描步驟，基站或終端通過波束測量同時獲得通信測量量的測量值、感知測量數(shù)據(jù)，或者通感一體化聯(lián)MIMO通感一體化系統(tǒng)可同時具備MIMO通信以及MIMO雷達(dá)功能，我們在此稱之為MIMO-ISAC系統(tǒng)。MIMO-ISAC系統(tǒng)感知精度的提升利用考慮MIMO-ISAC系統(tǒng)發(fā)射陣列天線總數(shù)為M，各發(fā)射天線位置坐標(biāo)為m=0,1…M-1，接收陣列天此時接收機(jī)每個接收天線使用M個匹配濾波器分離發(fā)射信號，因此接收機(jī)總共得到NM個接收信號?？紤]1個遠(yuǎn)場點(diǎn)目標(biāo)，則第n個接收天線的第m個匹配濾波器得到的位由發(fā)射天線和接收天線共同確定。等效地，等式(2)的目標(biāo)響應(yīng)與1個天線數(shù)為NM的陣列得到的目標(biāo)5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告圖5-30MIMO-ISAC系統(tǒng)天線配置示例及對應(yīng)虛擬陣列示意圖實(shí)際部署時，通過合理設(shè)置發(fā)射天線陣元、接收天線陣元的位置，僅僅通過N+M個物理天線，就能構(gòu)造出包含NM個互不重疊的虛擬天線的陣列。由于虛擬陣列往往能夠形成更大的陣列孔徑，因此能夠獲更一般地，若存在L個目標(biāo)，假設(shè)各發(fā)射天線發(fā)送信號存在一定相關(guān)性，MIMO離-多普勒濾波之后的（這里只分析角度估計，假設(shè)時延和多普勒參數(shù)在接收機(jī)側(cè)已進(jìn)行過補(bǔ)償）接收5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告A()為N×M的MIMO-ISAC系統(tǒng)導(dǎo)向矢量矩陣，等式(6)(7)分別為接收和發(fā)射陣列導(dǎo)向矢量，m=0,1…M-1和分別為發(fā)射和接收陣列相對參考點(diǎn)的信號傳播時延。各發(fā)射天線可證明，等式(4)對參數(shù)的最大似然估計可根據(jù)NM×1向量號5()的線性變換，即5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告對于相控陣?yán)走_(dá)，各發(fā)射天線信號是相干的，此時僅包含1個非零特征值，所以此時虛擬陣列的有效陣元數(shù)僅為N。對于各發(fā)射天線發(fā)射信號完全正交的MIMO-ISAC系統(tǒng)，有由上可見，各發(fā)射天線發(fā)送信號間的正交性（互相關(guān)性）會影響MIMO-ISAC系統(tǒng)的虛擬陣列有效基于上一小節(jié)的分析，為了讓MIMO-ISAC系統(tǒng)接收機(jī)正確分離發(fā)射機(jī)各天線信號，各天線發(fā)送信號需要滿足正交性，這種正交性可通過TDM、FDM、DDM、C5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告其中，以發(fā)射天線數(shù)為4為例，圖5-31的色塊代表不同天線發(fā)射的感知信號所占的時頻資源格。這源格表示1個RE（ResourceElement，基本資源單元））。無色區(qū)域表示各天線信號的時頻域間隔（間隔區(qū)域可發(fā)送數(shù)據(jù)信號或者不發(fā)信號）。上述TDM方式示例的特征為，在單個發(fā)射脈沖內(nèi)，各發(fā)射天FDM方式為不同發(fā)射天線發(fā)送的感知信號是通過不同子載波承載的?；贠FDM系統(tǒng)子載波的正交性，這種頻分復(fù)用方法能夠允許發(fā)射天線同時發(fā)送信號，提升了發(fā)射功率。各發(fā)射天線可從發(fā)射頻且各發(fā)射天線信號在整個脈沖周期內(nèi)頻域沒有重疊。一種可選的FDM方案如圖5-32(a)所示，每個天線的感知信號在頻域為梳狀結(jié)構(gòu)，不同天線的感知信號資源交錯排布。這種感知信號資源分配方式的能夠使各發(fā)射天線信號占據(jù)整個可用帶寬，保證了較高的距離分辨率，但是會減小最大不模糊距離范圍；另一種可選的FDM方案如圖5-32(b)所示，每個發(fā)射天線的感知信號在頻域占據(jù)不同的連續(xù)子DDM方式是通過將感知信號在多普勒域進(jìn)行分離，即在多普勒法。具體實(shí)現(xiàn)方法是對各發(fā)射天線的發(fā)送信號沿慢時間（多個脈沖之間）維度添加不同的線性相位調(diào)5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告制，從而使得接收天線接收到的各發(fā)射天線感知信號能夠在多普勒域得到分離。這種方式下，各發(fā)射天線感知信號所占時頻資源可完全重疊，相比于TDM方式，相同感知資源下提高了發(fā)射機(jī)整體發(fā)送增益，但是減小了最大不模糊速度的范圍[17]。CDM方式是對感知信號進(jìn)行正交相位編碼，使編碼后的各個發(fā)射天線信號彼此正交。類似DDM，采用CDM的方式，各發(fā)射天線的感知信號所占時頻資源可完全重疊，接收端通過正交解碼分離各發(fā)射天線信號。相比于TDM方式，相同感知資源下能夠提高發(fā)射機(jī)整體發(fā)送增益。不同于TDM、FDM利用間具有足夠低的互相關(guān)性。然而，韋爾奇界（WelchBound）[18]指出，完美的正交編碼是不存在的。因此如何設(shè)計合理的MIMO雷達(dá)正交編碼，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)性能與發(fā)送信號隔離度的權(quán)衡隨著mmWave（millimeterWave，毫米波）以及大規(guī)模MIMO技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，數(shù)字模擬混合架構(gòu)的大規(guī)模MIMO正成為發(fā)展趨勢[12]。這種數(shù)?；旌系恼壑羞B接結(jié)構(gòu)。一個或多個天線陣元與一個模擬移相器連接，模擬相位調(diào)控；一組與多個模擬移相器連接的天線構(gòu)成一個子陣列（Subarray）。一個子陣列與一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器/數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)獻(xiàn)[16]基于模擬相控陣提出了一種多波束通感一體化構(gòu)架，波束實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收模式感知，設(shè)計了配套的參數(shù)估計算法。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[17]針對研究了通信波束和感知波束的最佳合并系數(shù)以獲得最大通信接收功率，同時還分析了模擬賦形量化操作對系統(tǒng)性能的影響，給出一種賦形量化方法以逼近無量化賦形性能。文獻(xiàn)[18]考慮了面向5GNR不同于傳統(tǒng)雷達(dá)場景，通感一體化場景下，業(yè)務(wù)覆蓋距離一般為幾十~幾百米，周圍環(huán)境和物體容易形成顯著雜波，對感知性能造成嚴(yán)重影響。通感一體化場景下，信號多徑傳播對于通信來說能夠提升容量，但對于感知來說情況更復(fù)雜，一部分會成為雜波，另一部分也可能有助于提升感知性能[19]。通過上述兩個小節(jié)的分析，基于波束賦形的多天線感知技術(shù)和基于虛擬陣列的多天線感知技術(shù)存在各5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告自優(yōu)勢，將上述兩種技術(shù)結(jié)合，則有望實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。具體地，若通感一體化多天線系統(tǒng)采用上述數(shù)?；旌霞軜?gòu)，對于任意一個子陣列，可在模擬域使用基于波束賦形的多天線感知，利用數(shù)量可觀的天線陣元，能夠?qū)崿F(xiàn)感知波束的精細(xì)調(diào)控；對于多個子陣列，由于它們連接了多個數(shù)字通道，可在數(shù)字域應(yīng)用基于虛擬陣列的多天線感知，這種情況下多個子陣列間的發(fā)送信號可在時域、頻域，甚至波束在上述波束賦形與虛擬陣列結(jié)合的多天線技術(shù)中，模擬域波束賦形實(shí)現(xiàn)了感知信干噪比的提升，通過控制各個子陣列上的移相器，使感知信號集中在感興趣的感知區(qū)域或感知目標(biāo)上。同時，利用多個子陣列構(gòu)造虛擬陣列，實(shí)現(xiàn)了對感知區(qū)域或感知目標(biāo)的精細(xì)感知。正如前面所述，對于波束賦形，可借鑒現(xiàn)有NR系統(tǒng)里面的波束管理過程。一方面，可基于感知測量數(shù)據(jù)或者感知性能評價指標(biāo)的測量值（例如，感知信噪比SNR等），確定最佳感知波束。另一方面，可根據(jù)通信測量量的測量值（例如，參考信號接收功率RSRP等），對通信波束進(jìn)行靈活配置。以基站與終端之間收發(fā)通感一體化信號基站接收，對環(huán)境中的車位置進(jìn)行感知，同時終端和基站進(jìn)行通信。基站配備多數(shù)字通道，每個數(shù)字通道又與一個天線子陣列連接。在這個示例中，假設(shè)基站有6個天線端口（即6個數(shù)字通道終端有2個天線端口，則基站和終端可構(gòu)造出最大為12個天線端口的虛擬陣列。系統(tǒng)可通過兩個獨(dú)立的波束掃5G-Advanced通感融合空口技術(shù)方案研究報告描過程，分別獲得通信測量量和感知測量數(shù)據(jù)，從而分別確定通信波束和感知波束。系統(tǒng)也可通過一個波束掃描過程，同時獲得通信測量量和感知測量數(shù)據(jù)，確定出通信波束、感知波束，以及可同時用于通信和感知的波束。圖5-33中