2025年11.0B-6G协作通感一体化关键技术白皮书_58页_6mb

6G协作通感一体化关键技术白皮书总结

核心内容

本白皮书全面探讨了6G协作通感一体化技术的研究背景、网络架构、性能理论、物理层关键技术、资源管理、非理想因素消除以及原型试验系统，旨在为6G通感一体化技术发展提供理论支撑和技术指导。通感一体化技术将通信与感知功能融合，构建以用户/目标为中心的全域高精度感知体系，推动通信网络从信息传递向环境感知能力的扩展，为实现“万物智联、数字孪生”的愿景奠定基础。

主要观点

• 技术驱动力：随着5G商用化，6G技术正向通信、感知、AI、安全、大数据融合方向演进。协作通感一体化技术是6G网络的重要发展方向，具有多节点分布式协作、灵活部署、高精度感知等优势。
• 应用场景：协作通感一体化技术在多个领域展现出广阔的应用前景，包括智能交通全域协同管理、低空飞行管理与服务、城市环境智能监测、工业互联网智能运维、高精度空间交互增强、智慧医疗远程监护等。
• 理论挑战：通信与感知在性能指标、系统极限等方面存在差异，如何建立统一的信息论框架，解决通信容量与感知精度之间的性能折中是研究重点。
• 物理层关键技术：包括帧结构设计、波束管理、联合信号处理算法等，旨在提升通信与感知的协同能力。
• 资源管理：需要设计干扰管控方案，以兼顾通信与感知性能，提高系统整体效率。
• 非理想因素消除：解决多点时频同步、空口误差校准等问题，为技术工程化提供保障。
• 原型试验验证：通过实际测试验证协作通感在多人呼吸监测、微动感知等场景的高精度能力，为技术落地提供依据。

关键信息

1. 技术背景与需求

• 6G将实现通信与感知的“一网两用”。
• 多TRP协作是实现以用户为中心网络的重要手段，具备灵活部署和消除遮挡效应的优势。

2. 应用场景

• 智能交通全域协同管理：实时感知交通态势，优化信号配时，提升行车安全。
• 低空飞行管理与服务：提供飞行路径规划、安全保障、应急响应等。
• 城市环境智能监测：用于污染源溯源、地质灾害预警等。
• 工业互联网智能运维：实现设备状态联合监测与智慧工厂动态调度。
• 高精度空间交互增强：支持元宇宙沉浸式体验和无人机集群协同作业。
• 智慧医疗远程监护：非接触式感知生命体征，提升急救效率。

3. 技术挑战

• 通感一体化理论：缺乏统一的性能指标，通信与感知在资源维度上存在竞争关系。
• 空口技术设计：波形、帧结构、波束管理等需兼顾通信与感知需求。
• 复杂场景下的高精度感知：多径效应、噪声干扰、基站扰动等问题影响感知精度。
• 感知信息融合策略：需权衡参数融合与信号融合的优劣，兼顾实时性与精度。
• 协作通感干扰管控：需解决通信与感知间的互干扰、多用户/目标干扰等问题。

4. 网络架构

• 无蜂窝协作无线接入网（CF-RAN）：采用分布式基带池与集中式控制单元，实现通信与感知功能的统一处理。
• 协作通感一体化架构：引入集中式控制单元（CSCU）与通感一体处理单元（CSDU），支持通信与感知功能的灵活部署与协同。

5. 性能理论

• 容量-失真折中理论：研究通信与感知性能之间的最优组合，建立统一的理论框架。
• 感知信息理论：提出空间信息、熵误差等概念，使通信与感知性能以比特为单位进行统一衡量，解决了传统理论中的量纲不一致问题。

6. 物理层关键技术

• 协作通感序列与帧结构设计：采用可拓展广距高分辨率信号设计，支持多TRP协作。
• 波束管理方案：包括波束扫描、波束追踪，结合卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波等算法，实现高精度波束对准。
• 联合信号处理算法：包括杂波抑制、目标检测与参数估计，提升感知精度和通信质量。

7. 非理想因素消除

• 多点时频同步方案：解决多TRP协作中的同步误差问题，提高系统稳定性。
• 空口误差校准算法：包括时钟异步系统信道模型、线性拟合、空间天线处理、互易性校准等。

8. 原型试验系统

• 多人呼吸感知验证：验证协作通感在多人呼吸监测中的高精度能力。
• 微动感知验证：测试协作通感在微动目标感知中的有效性，为实际应用提供依据。

发展趋势与展望

• 协作通感一体化将成为6G网络的重要组成部分。
• 未来需在基础理论、关键技术、行业应用等方面开展深入研究，推动标准化与工程化。
• 结合AI与机器学习，提升波束管理、信号处理等环节的智能化水平，实现更高效的通感融合。