【未来移动通信论坛】11.0A通感一体赋能数字低空网络白皮书_98页_12mb

通感一体赋能数字低空网络白皮书总结

核心内容

本白皮书围绕“通感一体”技术在数字低空网络中的应用展开，分析了其在低空经济中的重要性与潜力，提出了通感融合的理论框架与关键技术体系，并探讨了通感一体在数字低空场景下的挑战与解决方案。

低空经济以无人机为核心，依托数字低空网络，在快递物流、农业植保、应急救援、低空安防、导航避让和巡查巡检等领域具有广泛应用。通感一体技术通过硬件共享、频谱共享、信号处理共享等手段，实现通信与感知的双功能，具有低成本、广覆盖、高精度等优势，为5G-A和6G网络演进提供全新的信息服务范式。

主要观点

1. 通感一体技术发展趋势

• 通感一体技术是未来数字低空网络的重要支撑，通过融合通信与感知功能，实现对低空目标的实时监测、定位和识别。
• 通感一体技术将推动通信运营商业务形态升级和商业模式转变，提升网络服务的智能化和精准化水平。

2. 通感一体技术面临的挑战

• 通感融合理论缺失：缺乏统一的性能指标体系，影响对通感一体系统整体性能的评估。
• 低空立体覆盖不足：传统通信基站覆盖高度有限，难以满足超300米低空覆盖需求。
• 感知精度受限：受限于发射功率、环境传播损耗等，当前感知精度无法满足轨迹追踪、避障等高精度需求。
• 感知可信性不足：非直视路径（NLoS）和杂波干扰导致感知结果不可靠。
• 全局干扰复杂：通感信号引入的干扰问题，如远距离干扰、邻区干扰等，影响网络稳定性和感知服务的精确性。

3. 通感融合理论与关键技术

• 提出通信与感知的综合性能指标，如等效均方误差（MSE）、容量-失真函数等，用于评估通感一体系统的性能。
• 探讨了多模态融合理论，包括环境建模与表征算法，如卡尔曼滤波、图优化、深度学习等，提升环境感知的准确性与效率。
• 引入分段卷积信道建模方法，将目标信道分为入射信道与后向散射信道，以提升信道建模的精度与适用性。

关键信息

1. 数字低空网络架构

• 数字低空整体架构：包括支撑基础设施、网络基础设施和应用及终端。支撑基础设施负责运营监管、数据存储与地面控制，网络基础设施涵盖通感网络、卫星网络和边缘算力网络。
• 通感架构：分为感知服务管理、感知任务控制、感知数据处理、无线感知资源调度等功能模块，实现通感融合的高效运行。

2. 覆盖增强技术

• 双波形设计：通过波形一（用于远距离覆盖）和波形二（用于近距离覆盖）的结合，实现低空区域的连续覆盖。
• 波束管理：采用波束赋形技术，提升感知精度与信噪比，同时抑制杂波干扰。通过波束扫描实现多目标感知，但需权衡覆盖范围与感知性能。

3. 感知精度提升技术

• 波形设计：通过优化波形参数（如脉冲宽度、周期）提升感知精度与覆盖能力。
• 感知接收算法：结合深度学习、多模态数据融合等技术，提升目标检测与定位的准确性。
• 融合感知：通过多节点数据融合，克服单节点感知精度瓶颈，提升整体感知能力。

4. 感知可信度提升技术

• NLoS感知方法：通过智能算法识别与处理非直视路径信号，提升感知结果的可靠性。
• 杂波抑制方法：采用多种算法，如滤波、特征匹配、深度学习等，降低杂波对目标检测的影响。

5. 干扰抑制技术

• 干扰分析与协调：识别干扰源，通过协调机制与功率控制技术降低干扰影响。
• 自适应波束零陷方案：根据环境动态调整波束方向，减少对其他节点的干扰。
• 参考信号静默算法：优化信号传输方式，减少干扰信号的传播与影响。

6. 标准化影响

• 通感一体技术的标准化对5G-A和6G网络架构提出了新的要求，包括参考信号设计、TDD帧结构配置、资源抢占与回避机制、信令交互等。
• 标准化工作涉及多个组织，如ITU、3GPP、IEEE、CCSA等，推动通感一体技术的统一发展。

7. 试验验证

• 通过室内和外场验证，评估通感一体技术在不同场景下的性能表现。
• 外场验证分为低频和高频两个部分，分别测试不同频率下的覆盖与感知能力。

结论与展望

通感一体技术是数字低空网络发展的关键支撑，具有广阔的应用前景。尽管目前面临理论缺失、覆盖不足、精度受限、可信度低和干扰复杂等挑战，但通过技术优化、理论完善和标准化推进，未来有望实现更高效、更智能的低空通信与感知融合。随着6G网络的演进，通感一体技术将在低空经济中发挥更大作用，为智慧城市、自动驾驶、无人机管理等提供坚实的技术基础。