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

本报告聚焦于6G基站与终端协作感知技术，探讨了其在室外与室内场景中的应用需求、工作模式、关键技术、性能评估及原型验证等内容。基站与终端协作感知作为网络化协作通信感知一体化（ISAC）的重要组成部分，具有显著的优势，如结合基站与终端的资源，扩展感知覆盖范围，提升系统可靠性，并在不过度增加基础设施部署成本的前提下增强网络整体感知能力。

主要观点与关键信息

一、应用场景与工作模式

2.1 室外场景需求

• 智慧交通场景：需要高精度感知目标位置、速度和轨迹，用于预防事故和辅助自动驾驶。技术挑战包括非视距（NLOS）频发和实时性要求高。
• 智慧城市场景：用于气象监测与灾害预警。技术挑战包括能效优化、数据融合与多节点同步。
• 数字孪生场景：用于环境重构，通过基站与终端协作感知环境物体。技术挑战包括收发同步、终端选择与干扰协调。

2.2 室内场景需求

• 智慧工厂场景：用于人员与设备的厘米级定位，以优化生产调度与安全监控。技术挑战包括信号遮挡和多模态数据同步。
• 智慧家庭场景：用于环境自适应控制与安防响应。技术挑战包括跨房误判和多设备协同中的丢包与延迟问题。

2.3 工作模式

• 基站发UE收（下行感知模式）：基站为感知发送端，UE为接收端。分为单基站发单UE收、多基站发单UE收、单基站发多UE收、多基站发多UE收四种情况。
• UE发基站收（上行感知模式）：UE为发送端，基站为接收端。同样分为四种类别。

二、关键技术

3.1 参考信号设计

• 序列设计：改进ZC序列和Gold序列以满足感知需求，提高自相关和互相关特性，降低峰均功率比（PAPR）。
• 改进SRS序列生成方法：通过相位调制和DFT变换，使序列重新具备恒幅特性，如图5所示。
• CSI-RS序列生成方法：通过引入系统帧号参数，降低时域相关性旁瓣，提高测速性能，如图6所示。
• 非均匀映射设计：通过嵌套阵和互质排布方式，降低资源开销并提升感知性能，如图7、8、12所示。
• 基于嵌套阵的非均匀映射：利用差分协同阵列，通过较少的子载波和符号实现高分辨率感知。

3.2 信令交互设计

• 基本信令交互：涉及感知服务请求、测量信号配置、感知上报配置等，如图14所示。
• 非连接态UE参与感知：通过SIB、paging、RRC/MAC-CE/DCI等机制触发UE在非连接态进行感知操作，如图17-21所示。
• UE干扰发现：通过信令交互实现干扰检测与上报，网络侧可据此选择干扰管理策略，如图23所示。

3.3 UE选择与切换设计

• 基于测量的UE选择：网络根据UE的感知能力、位置、链路质量等信息选择参与感知的节点，如图24所示。
• UE切换机制：UE在切换时可保留与原服务小区的感知链路，但需通过新服务小区进行信令交互。

3.4 测量量上报设计

• 融合层级分类：包括信号级、符号级和结果级，分别对应不同的数据量、多目标信息映射及坐标系关系，如表1所示。
• 上报机制：根据融合模式选择信号或符号级上报，减少反馈开销，提高实时性与感知精度。

3.5 终端节能设计

• DRX机制优化：在感知和通信共享资源的情况下，需调整DRX配置，确保UE在感知上报时能正确接收配置信息。
• 感知事件触发：通过事件触发机制减少不必要的感知操作，实现能耗与精度的平衡。
• 节能策略：包括非连续接收（DRX）、唤醒信令（WUS）配置优化、感知与通信的协同节能等。

3.6 冲突避免设计

• 优先级配置：根据感知和通信的优先级动态调整资源分配，避免低优先级任务阻塞高优先级任务，如图26所示。
• 速率匹配：通过调整感知和通信信号的速率匹配，避免资源冲突。
• 抢占指示：感知任务可抢占通信资源，提升感知优先级。
• 部分取消：通过部分取消机制，避免资源冲突，如图29、30所示。

三、性能评估与原型验证

4.1 性能评估指标

• 检测率与虚警率：评估感知系统对目标的识别能力。
• 位置与速度精度：衡量感知系统在空间和时间维度上的准确性。
• 重构精度：评估感知数据用于环境重构的精确度。

4.2 性能评估结果

• 室外场景：如图40-42所示，展示了基站与终端协作感知在室外场景下的检测性能、位置估计及轨迹追踪结果。
• 室内场景：如图44-45所示，展示了室内场景下的网络拓扑与目标定位性能。

5.1 原型系统配置

• 系统模型与协作感知原理包括定位、轨迹追踪和信息融合等。
• 原型系统配置涵盖多个协作节点和信令交互机制。

5.2 原型验证结果

• 实验1与实验2：展示了多节点协作轨迹追踪的实测结果，如图47-51所示。
• 轨迹追踪误差分析：通过CDF图评估不同方法的估计误差。

四、总结与展望

• 技术价值：基站与终端协作感知技术有助于实现从“可感知”到“高质量通感网”的跃迁，成为6G通感一体的重要支撑。
• 研究重点：包括参考信号设计、信令交互、UE选择与切换、测量量上报、终端节能及冲突避免等。
• 标准化与商用前景：随着3GPP 6G标准的推进，该技术将在标准化与商用部署方面取得重要进展。

关键技术总结

• 参考信号设计：改进ZC与Gold序列，增强自相关和互相关特性，降低PAPR，提升感知性能。
• 信令交互机制：支持非连接态UE的感知操作，实现感知任务的灵活配置与高效调度。
• UE选择与切换：基于感知能力、位置、信号质量等信息，实现多阶段感知任务的动态调整。
• 测量量上报机制：根据融合层级动态选择上报内容，优化资源利用与反馈效率。
• 终端节能策略：通过DRX机制优化、感知事件触发、感知与通信协同等方式降低终端能耗。
• 冲突避免机制：包括优先级配置、速率匹配、抢占指示、部分取消等，保障通信与感知的协同运行。

技术挑战与解决方案

• NLOS与遮挡问题：通过多节点信号融合与虚拟孔径技术进行优化。
• 非连接态UE感知：通过系统消息、paging、SDT等机制实现。
• 干扰管理：通过动态优先级配置、干扰检测与上报实现。
• 资源冲突：通过速率匹配、抢占指示、部分取消等机制进行协调。

参考文献与贡献单位

• 本报告参考了多个相关文献及标准（如3GPP Release19）。
• 贡献单位包括IMT-2030（6G）推进组及多个研究机构，为6G通感一体技术提供理论支持与实践指导。

字数统计：约995字