IMT-2020(5G)推进组：2024年5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告.docx

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1、报告2024-04,NNQ2QIMT-2020(5G)推进组SG-Advanced通感融合空口技术方案研究报告研究报告要点通信与感知融合是ITU确认的未来通信技术班耍演进方向之一，为通信网络提供新的基础能力，助力智想低空、智恋交通、智慧生活、智慧网络等典型场景。通信感知空口技术研究是通感技术产业应用的重要前提。本研究报告分析了5G-Advanced通感场珏分别适用的感知模式。面对感知应用的差异化需求，本报告对无线接入网的通感协议架构进行r梳理，并归纳六种基本感知模式和主要接11之间的映射关系，进一步地梳理了主要网络接口涉及的堪本潦程，然后，对物理层的关键技术（波形、帧结构、多天线、非理想因素等

2、）进行分析并提出潜在解决方案。最后，展望通感融合空技术后续研究方向。通过通感融合无线空技术的研究,为通感融合技术标准化以及产业推进提供支持和参考.IMT-2020(5G)推进组分j*cM丛融合交口及术方柒*究行&目录概述P1.通感融合场景感知模式需求P4通感融合无线架构与协议栈P6通感融合无线基本流程设计P8通感融合物理层关健技术P26其他通感融合技术P71总结和展望P77参考文献P78附录P81主要贡献单位P84WT2020(5G)嘏1如于2。13年2月由中国工业和信息化部*国家发展和改革委员会.科学技术然联合推动成立，组织架构些IWItfT-Advanced推进if1.成员包括中国主要的运

3、西商.冽造商、i校和研究机构.推进组是袋今中国产学研用力.推动中国第五代移动近伤技术研究和开展国际交流与合作的主要平台.概述1.1 通感业界进展和发展趋势从第一代模拟通佶到万物互.联的第五代移动通信系统，移动通信不仅深刻地变革了人们的生活方式，更成为社会数字化和信息化水平加速提升的新引挈,中国5G网络建设快速推进.截至2023年M月末,5G基站总数达328.2万个.中国的SG建设已经从网络建设步入应用创新的新阶段。SG技术将进步的和各种新技术深度融合，进一步地推动整个社会的数字化和智能化转型.施者不断涌现的新业务、新需求，移动通信网络在提供越来越强大的通信能力的同时，也将扩展更多的暴咄能力来支

4、持这些新业务、新需求,其中，感知能力就是其中一个理要的潜在方向。将通信和感知进行一体化设计，相比两个独立系统可带来降低成本，降低功耗、优化资源利用等优箝。通信痔知融合通过信号联合设计和，或硬件共享等手段,实现通信、感知功能统一设it.其中通信感知融合中的感知可理解为一种基于移动通信系统的无线感知技术.移动通信系统通过对目标区域或物体发射无线信号，并对接收的无线信号进行分析得到相应的感知测量数据.此外，移动通信系统还可时其他感知技术(比如摄像头、宙达等)的感知测IiV数据进行汇聚和分析，联合提供感知服务，在5G系统中，两者大带宽、砧米波、大规模MIMO技术的引入，5G系统已经拥有了感知潜力e但在

5、目前的移动通信领域，通信辖知融合还处于初期阶段.在SG-AdYanCCd(以卜简称5G-A)中探索增强感知功能特别是对空口改动较小,网络能力适当增强的方案，有助于感知在SG网络进行应用.2021年7月国内J.商在IMT-2020(5G)推进组联合成立通信国知融合任务组(简称5G通感任务组)，致力于推动基于5G技术的通能应用场景及需求、网络架构、仿真评估方法、空口技术方案研究以及原型验证等工作，2022年7月底,1MT-2O2O(5G)推进组发布了45GAdvanced通感融合场景需求研究报告有助,增强业界对感知场景和需求的了解。首份包含5G通超网络架构设计的“5G-AdVa1.Ked通感融合网

6、络架构研究报告在2022年11月深圳举办的5G大会发布叫2023年6月发布G-Advanced通感融合仿其评估方法研究报告,汇聚了业界最新5G通感信道桢型建模方法和仿真泮估结果U1.同时，5G通速任务组也在枳极推进5G-A原型样机的试验验证工作.2022年2月，国际标准组织3GPP的SA1.立项研究课题MStUdyonIntegratedSensingandCommUniCaiion3,标志着通感融合正式进入标准化阶段叫该课四已在2023年8月结琳对应的TS已于2023年12月完成,该研究课时会牵引3GPPRAN和SA2的R19通修立项工作，目前，3GPPRNR19S；/：项开展针对检测、跟踪

7、类场景的通感信道建模研究工作，为后续方案评怙和标准化提供研究基础，食Ak八、I1.MT-2020(5G)推进组fAnIVVI36FdjEEi!5M台2Q!4*方宗臂文短长2022年6月，CCSATC5WG9立项研究课即5G通信感知融合系统研究，墙于3GPPSAIR19的应用场景，展开架构和空口技术的研究,并于2023年M月底结项本研究报告面向5G-A阶段通信感知融合，研究当前5G通信网络使能感知功能在无线空11设计的面临的关痴间翘，包括通感无税架构、感知某本流程、物理层感知信号设计、修知帧结构、底知资源分配、多天然技术、非理想因素抑制与消除等关键技术。研究成果一方面希望可进步推动5GA通感融合

8、的标准化研究、原型样机的研发测试以及产业化进程，另一方面也希望为后续6G通感一体化无线空口设计提供重要参考，1.2 无线感知模式分类根据5G-AdVanCCd通总融合场景需求研究报告梳理，根据参加礴知的设备和礴知收发是否是同一设备(基站gNB或终端UE),无线空口涉及的基本撼知模式存在6种形式，如图2所示。其中，感知网络功能对应IMT-2020(5G)推进抓发布的研究报告5G-Adanced通感融合网络架构研究报告击中的SF(SensingFunction),图1-1无线感知梗式示意图基站接收测量反射/散射波.IMT-2020(5G)推进组36A*oncE而SH合皇0技术方文投方某站自发自收(

9、或gNB自发自收,琪站发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，IMT-2020(5G)推进组t6AGancEi1.J5M合*Q!*方斡文银性基站A发B收（11gNBA发B收）.基站A发送感知信号，感知信号经过环境或讣境中物体后，拓站B接收测以反射/放射波。 终端发基站收（或UE发gNB收）。终端发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，墙站接收测量反射/敌射波。 基站发终端收（或gNB发UE收）。基站发送感知信号,感知信号经过被测物体反射后，终端接收测At反射/散射波. 终端自发自收（或UE自发自收）.终端发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，终端接收测成反射/放射波. 终湘

10、A发B收（或UEA发B收），终端A发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，终端B接收测量反射/散射波。接收测At反射，散射波设备对反射，散射波提取被测物体或环境特征,以获取针对感知目标或环境的测量数据。本研究报告梳理上述6种基本感知模式涉及的关键技术以及和核心网逻辑功能的接口，需要明确的是，在实际的感知业务过程中，为完成对它知目标的感知，可能需要多个感知设备参与感知过程，比如：当SF触发感知过程时，SF通知三个感知设备参与感知，相应的每个嬷知设备参与的感知模式也可能相同、也可能不同；感知模式之间使用的感知资源，可是经过协议确保资源相互正交，称非共享资源方式，也可是配置相【可的感知资源，称

11、为共享资源方式。上述过程依赖JSF的配置，当模式间的超知资源分配来用非共享资源方式,其感知的基本流程（第四章格如无线基本流程），是相互独立的过程，并独立地执行感知信号的发送和接收过程，同时SF或者gNB在配置上需要保证感知资源相互正交，以免产生不必要的干扰.对于模式间的感知资源分配方式采用共享资源方式时，其感知的册本流程第四意嬷知无规基本流程）可使用一个流程完成，使用一套测地配置参数，并在确定相关配置参数时需要考虑不同接收节点的关联性.定议在性能评估、标准设计和业务实现过程中,考虑如卜因素： 性能评估时,不同超知节点之间的空间一致性的特殊要求。 基本流程设计时，接口参数项考虑兼容共享资源方式.

12、 感知资源分配时，考虑共享资源下不同接收节点的特殊性. SF选择共享资源或非共享资源方式时，考虑参加掇知节点的能力和资源开销，食A.冬八人八IIMT-2020(5G)推进组IVVI36AcbOMZ询汽融合20核水方方易文短令通感融合场景感知模式需求1智慧交通场景智超交通场景中典型的通感融合应用包括高精地图构建、道路监管和高铁周界入侵检测。针对岛清地图构建应用，一方面，利用通信感知触合基站或者多站协同可实现对道路环境的感知,即针对区域的感知,利用基站的高视角,扩大感知范围.弥补车载传感器在恶劣环境卜的感知缺陷和遮挡后区,有效实现宏观道路匹配、车括自定位和全局环境蹲知，为自动驾被汽车安全运行提供超

13、视用辆助.另一方面，高清地图构建可包含端恻灰时M,境礴知信息的测量反馈，并同时用于ADAS(AdvancedDriVingASSiStanCeSyStem,高级驾驶辅助系统)以提高驾驶的舒适性和安全性。因此，基站自发自收、葩站A发B收、终端自发自收模式、终端A发B收可应用于高清地图构建应用。针对道路监管和高铁周界入侵检测应用，利用基站的麻视角或者多站协同可扩大感知范用,实现全方位、全天候、不间断地感知并将覆知信息上传至处理中心.因此,终端自发自收和基站A发B收”应用于道路监管和高铁周界入侵检测应用.2智慧低空场景智懑低空场景中典型的通超融合应用包括无人机监管和避隙、飞行入侵检测和飞行路径管理，

14、一方面通过基站感知识别无人机“黑飞”或入侵。另一方面，利用基站的寓视角或者多站协同扩大感知范困，以对无人机提供避障和路径指示。此外,对于避障和路径管理,无人机可具备通信能力的设备U1利用基站自发自收或基站A发B收进行感知。因此,基站自发自收和基站A发B收可应用于智献低空场景.3智慧生活场景智期生活场累中典型的通超融合应用包括呼吸监测、入侵检测、手势/姿态识别、健身监测和天气监测。其中呼吸监测、入侵检测.手势/姿态识别和健身监测主要应用于局域感知场景,可通过基站发终端收、终端发基站收、终端自发自收模式和终端A发B收将有效提升辖知性能和效率，天气监测财主要基于室外基站感知进行空气湿度、两盘等天气表

15、征因子的测量，可通过基站自发自收或基站A发B收进行感知，瓮/k八八八I1.MT-2020(5G)推进组jVrrVI36Y心.所7戏秀普台堂口擅水方JKH次程法4智慧网络场景智魅网络场景中典型的通塔融合应用包括基站和终端波束管理、信道估计增强、基站和终端节货、基站资源调度与优化“智M网络场景可借助于上行或下行信号的感知信息辅助提开通信系统性能,因此基站发终端收和终洗发基站收更适用于智愁网络场景.5小结结合上面的分析，对上述场块分析汇总如表2所示：表2-1应用场景和感知模式的映射关系应用场量应用事例暮知工作方式高清地由构建VM自发白也.单拈A发B收Wnrift.await4站自发自也.茎站A发B也高快网界入侵依海,8ft无人机Ift管和更田某站f1.发自收制站A发BtiIUr入侵依第七忏路检管理Wjt生JS解吸心用5站发终端枚终端发将站Ift终场门发白也.终端A发B也人伊“*XM*MH11ft.*AAB(智JJM络收站和终彳渡奴外押妹站发件整依件熠发妹站也信道估计用笈M站依源调度，优化11：这WX举由JMK络初步部号.各个场最优先专电的方*.的技术演进.各个场Jt可集结合史U的N本保大送