11.0A-通感一体赋能数字低空网络白皮书(中文)_96页_8mb
报告摘要
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,系统分析了低空经济的发展趋势、通感一体技术的现状与挑战,以及相关的理论与关键技术解决方案。白皮书强调,通感一体化技术是实现数字低空网络高效运行与服务升级的关键支撑,其融合通信与感知功能,具有低成本、广覆盖、高精度等优势,为未来5G-A和6G网络演进提供了全新的信息服务范式。
主要观点
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低空经济的重要性
低空经济是以数字低空网络为依托,以无人机为核心,涵盖快递物流、农业植保、应急救援、低空安防、导航避障和巡查巡检等场景,成为推动新质生产力和经济增长的重要力量。 -
通感一体技术定义与优势
通感一体技术是通过共享硬件、频谱和信号处理等手段,使通信设备同时具备通信和感知功能。该技术可有效解决传统雷达感知能力不足的问题,实现对低空环境的全面感知和高效管理。 -
技术发展现状
国际组织如ITU、3GPP、IEEE、IMT-2020/2030推进组等在通感一体化标准化与研究方面取得了重要进展,包括通感融合场景需求、网络架构、空口技术、仿真评估方法等。 -
主要挑战
通感一体技术在数字低空场景中面临五大核心挑战:- 通感融合理论缺失
- 低空立体覆盖不足
- 感知精度受限
- 感知可信性不足
- 全局干扰复杂
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通感融合理论研究
本章探讨了通感一体化的综合性能评价指标体系,包括通信性能(如信道容量、误码率)、感知性能(如均方误差、分辨率、检测概率)和通感一体性能(如容量-失真函数、等效MSE等)。此外,还提出了感知信道建模方法和多模态融合理论,如环境建模、卡尔曼滤波、图优化和深度学习等。 -
通感一体架构与关键技术
通感一体网络架构包括支撑基础设施、网络基础设施和应用及终端。关键技术包括覆盖增强(如双波形设计、波束管理)、感知精度提升(如波形设计、感知接收算法、融合感知)、感知可信性提升(如NLoS感知、杂波抑制)以及干扰抑制(如干扰分析、自适应波束零陷、参考信号静默算法)。 -
标准化与试验验证
通感一体技术对标准化提出了新的要求,涉及参考信号设计、TDD帧结构配置、资源抢占与回避、信令交互等方面。同时,通过室内与外场试验验证,展示了通感一体技术在不同场景下的应用潜力与技术可行性。
关键信息
- 低空政策支持:国内外政策持续推动低空经济的发展,如中国将“低空经济”写入国家规划,美国设立专项资金支持eVTOL发展,欧盟推动无人机远程标识与城市空中交通项目。
- 市场规模增长:中国低空经济规模在2023年达到5059.5亿元,预计2025年突破10644.6亿元,2035年达3.5万亿元。
- 通感一体技术优势:具备通信与感知双功能,可提升网络效率、覆盖能力、感知精度与可信性,是未来5G-A和6G的重要发展方向。
- 技术挑战:包括理论体系不完善、覆盖不足、精度受限、可信度低和干扰复杂,需通过多节点协作、环境建模、信号处理优化等手段加以解决。
- 标准化影响:通感一体技术对现有通信标准提出新的要求,涉及信号设计、帧结构、资源管理、信令交互等多个方面。
- 试验验证成果:通过室内和外场试验验证了通感一体技术在低空场景下的性能表现,为技术落地提供了依据。
技术解决方案
- 覆盖增强:采用双波形设计,结合脉冲波形与OFDM波形,实现近距离与远距离感知的互补,提升整体覆盖能力。
- 感知精度提升:通过优化波形设计、改进感知算法、引入多节点融合感知,提高感知精度。
- 感知可信性提升:采用NLoS感知、杂波抑制、非理想因素消除等技术,增强感知结果的可靠性。
- 干扰抑制:通过干扰分析、干扰协调与功控、自适应波束零陷、参考信号静默等手段,解决全局干扰问题。
- 多模态环境建模:结合视觉、激光雷达、深度学习等技术,实现对低空环境的高效建模与感知。
未来展望
通感一体技术将在6G网络中发挥更大作用,推动低空网络向智能化、高精度、广覆盖方向发展。通过理论研究、架构设计、关键技术突破和标准化推进,通感一体有望成为数字低空网络的重要支撑,为低空经济的高质量发展提供技术保障。
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