20260122-IMT-2030_6G_推进组-6G基站与终端协作感知关键技术报告_78页_5mb

6G基站与终端协作感知技术报告总结

核心内容概述

本报告围绕6G网络中基站与终端协作感知技术展开，重点分析了其在多种场景下的应用需求、工作模式、关键技术、性能评估及原型验证等方面的内容。基站与终端协作感知作为通感一体化（ISAC）的重要组成部分，通过结合基站和终端的资源，提升了感知的灵活性、成本效益和系统可靠性。该模式在室外和室内场景中均有广泛的应用前景，如智慧交通、智慧城市、数字孪生、智慧工厂、智慧家庭等。

主要观点

• 网络化协作ISAC 是6G通信感知一体化的重要技术特征，具备网络使能、深度集成、协同合作和节点泛在等优势，有助于实现从“可感知”到“高质量通感网”的跃迁。
• 基站与终端协作感知 的工作模式分为下行感知（基站发UE收）和上行感知（UE发基站收）两种，分别适用于不同场景下的感知需求。
• 在下行感知模式下，基站作为发送端，UE作为接收端，通过优化测角、UE选择、参考信号设计等技术，提升感知性能。
• 在上行感知模式下，UE作为发送端，基站作为接收端，需解决发送功率限制、信号序列选择等问题，同时支持非连接态下的感知操作。

关键技术

3.1 参考信号设计

• 序列设计：
  • ZC序列具有恒幅特性，适用于下行感知，但其时域功率峰均比（PAPR）较高。
  • 改进后的SRS序列通过DFT变换恢复恒幅特性，同时具有良好的自相关和互相关性能，适用于感知任务。
  • Gold序列用于下行CSI-RS，具有良好的自相关特性，但需通过相位调制等手段改善其时域相关性。
• 映射设计：
  • 非均匀映射（如“L”型、“U”型等）可减少资源开销，同时满足测距与测速需求。
  • 互质映射通过非均匀排布方式，有效提升测速性能，减少信号旁瓣，从而提高感知精度。
  • 嵌套阵设计用于提升感知信号的虚拟孔径效应，增强测距与测速能力。

3.2 信令交互设计

• 基本信令交互：
  • 包括感知请求、测量配置、感知上报等，支持基站与UE之间的协作感知流程。
• 非连接态UE参与感知：
  • 通过系统消息（SIB）、paging、随机接入等方式，触发UE在非连接态进行感知操作。
  • 提供了两种上报方式：基于下行信号的上报（如RA-SDT、CG-SDT）和基于上行信号的上报。
• UE干扰发现：
  • 通过信令交互机制，实现UE对干扰的检测与上报，支持多节点协同干扰管理策略，如干扰抵消、资源重分配、波束重构等。

3.3 UE选择与切换设计

• UE选择机制：
  • 基于地理位置、信号质量、感知能力等进行UE选择。
  • 提出了基于感知测量的UE选择方案，支持动态更新和切换。
• 多阶段感知：
  • 包括目标检测、跟踪、粗估计、精估计等，根据任务需求选择不同UE参与。

3.4 测量量上报设计

• 上报机制：
  • 支持信号级、符号级和结果级的上报方式，分别对应高、中、低数据量。
  • 根据接收端的算力和干扰情况，动态选择融合方式（信号级或符号级）。
• 融合策略：
  • 信号级融合：由服务器进行全局融合，采用加权格点搜索、卡尔曼滤波等算法。
  • 符号级融合：根据阈值触发机制，减少反馈开销，提升实时性。

3.5 终端节能设计

• 节能策略：
  • 优化DRX机制，实现感知与通信资源的协调管理。
  • 支持非连续接收（DRX on）与唤醒信令（WUS）配置，降低终端能耗。
  • 针对不同感知任务，动态调整上报周期与感知行为，实现能耗与精度的平衡。
  • 提出终端辅助信息上报流程，支持感知任务的节能优化。

3.6 冲突避免设计

• 冲突解决机制：
  • 引入优先级配置，支持感知与通信信号的动态协调。
  • 通过速率匹配技术，避免感知信号对通信信号的干扰。
  • 引入抢占指示与部分取消机制，实现感知与通信资源的灵活调度。

性能评估

• 评估指标：
  • 检测率与虚警率
  • 水平与垂直位置精度
  • 水平与垂直速度精度
  • 重构精度
• 评估结果：
  • 室外场景下，通过多UE协作实现了高精度的三维重构与轨迹追踪。
  • 室内场景中，利用终端的分布式特性，提升了环境感知的覆盖能力与精度。
  • 通过信号级融合算法（如基于VAE网络）和降维信号级融合算法（如信号级融合检测器），有效提升了感知性能。

原型验证

• 系统模型与原理：
  • 包括协作定位、轨迹追踪、信息融合等关键模块。
• 原型配置：
  • 针对不同场景设计了多种感知信号排布方式与信令交互机制。
• 验证结果：
  • 实验1与实验2展示了多UE协作下的轨迹追踪性能，结果表明互质排布方式在保持高测速性能的同时减少了资源开销。
  • 感知测量结果通过实测验证，表明多节点协作能够显著提升定位精度和系统可靠性。

总结与展望

• 当前进展：
  • 3GPP已完成Release19通感信道建模标准化，6G标准化即将开启。
  • 基站与终端协作感知已成为通感一体研究的重要方向。
• 未来方向：
  • 进一步推动6G标准制定，完善协作感知机制。
  • 研究更高效的信号设计、信令交互和资源调度策略。
  • 推进原型系统测试与优化，提升感知精度、可靠性与实时性。
  • 探索终端节能与感知性能之间的平衡，实现可持续发展。

关键信息汇总

• 应用场景：
  • 智慧交通、智慧城市、数字孪生、智慧工厂、智慧家庭等。
• 工作模式：
  • 下行感知（基站发UE收）与上行感知（UE发基站收）。
• 关键技术：
  • 参考信号设计（ZC序列、Gold序列、互质排布、嵌套阵）。
  • 信令交互设计（感知请求、测量配置、上报机制、干扰发现）。
  • UE选择与切换、测量量上报与融合、终端节能、冲突避免机制。
• 性能指标：
  • 检测率、虚警率、位置精度、速度精度、重构精度。
• 研究目标：
  • 提升感知能力，支持6G通感一体化，实现“万物互联”向“智能互联”转型。