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通信感知一体化技术研究报告-发布版 -IMT -2030(6G).pdf
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通信感知一体化技术研究报告-发布版 -IMT -2030(6G).pdf
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I
目 录
目
录 .............................................................................. I
图
目录 ............................................................................. II
表目录 ............................................................................ III
引言
................................................................................ 1
第一章 通信感知一体化概述 ........................................................... 1
1.1
6G 对通信感知一体化需求 ........................................................ 1
1.2 通信感知一体化范畴 ............................................................ 3
1.3
通感一体化对频谱需求 .......................................................... 4
第二章 通信感知一体化研究现状与发展趋势 ............................................. 7
2.1 通信感知一体化国内外研究现状 .................................................. 7
2.2 通信感知一体化技术发展趋势 ................................................... 10
2.3 通信感知一体化技术路线 ....................................................... 14
第三章 通信感知一体化应用场景 ...................................................... 17
3.1 服务类场景与用例 ............................................................. 17
3.2 应用类场景与用例 ............................................................. 20
第四章 通信感知一体化基础理论研究 .................................................. 26
4.1 无线感知相关基础理论 ......................................................... 26
4.2 通信感知一体化基础理论 ....................................................... 32
第五章 通信感知一体化关键技术 ...................................................... 37
5.1 通信感知一体化关键技术挑战 ................................................... 37
5.2 通信感知一体化空口关键技术 ................................................... 37
5.3
通信感知一体化架构与组网设计 ................................................. 41
5.4 通信感知一体化硬件架构与设计 ................................................. 46
第六章 总结 ........................................................................ 48
参考文献 ........................................................................... 49
贡献单位说明 ....................................................................... 54
II
图目录
图 1 通信感知一体化链接物理与数字世界 .......................................... 3
图 2 通信感知一体化范畴........................................................ 4
图 3 通信感知一体化的技术发展趋势 ............................................. 10
图 4 通信感知一体化的业务共存阶段中性能指标体系示意图 ......................... 12
图 5 通信感知一体化的能力互助阶段中性能指标体系示意图 ......................... 13
图
6 通信感知一体化的网络共惠阶段中性能指标体系示意图 ......................... 14
图
7 通信感知一体化应用场景与用例 ............................................. 17
图 8 基于毫米波/太赫兹通信感知一体化系统 ...................................... 19
图 9 智能家居应用场景 ........................................................ 21
图 10 气候环境监测应用场景 ................................................... 24
图 11 检测概率与目标回波信噪比及虚警概率的关系曲线 ............................ 27
图
12 通信感知一体化示意图 ................................................... 33
图 13 通信感知一体化波束赋形设计 .............................................. 39
图 14 通信感知一体化三层框架 .................................................. 42
图 15 通信感知计算一体化网络架构 .............................................. 43
图 16 通信感知一体化的业务连续性需求 .......................................... 44
图 17 通信感知一体化的不同感知链路 ............................................ 45
图 18 通感一体化硬件架构示意图 ................................................ 46
III
表目录
表格 1 无线感知分辨率计算公式 ................................................. 28
表格 2 无线感知定位精度计算公式 ............................................... 28
表格 3 无线感知无模糊精度范围计算公式 ......................................... 29
表格 4 克拉美罗计算公式....................................................... 29
表格 5 无线感知距离盲区计算公式 ............................................... 30
表格 6
互信息加权波形生成方法 ................................................. 38
1
引言
在 IMT-2030 推进组的统一安排下,无线技术工作组通信感知一体化任务组就通信感知一体
化技术在 6G 应用场景需求、基础理论、空口技术、组网技术、硬件架构等方面开展了深入调
研分析,为下一步相关研究工作提供指导和思路。本报告在对当前国内外的主要研究状况进行
调研分析的基础上,结合部分成员单位在通信感知一体化方面的一些研究工作,对通信感知一
体化的研究挑战及潜在关键技术及应用前景进行了分析与探讨,以期对未来的 6G 研究工作起
到一定的借鉴和指导作用。
第一章 通信感知一体化概述
1.1 6G 对通信感知一体化需求
信息技术日新月异。信息技术、移动通信技术、人工智能与大数据技术的深度融合(ICDT),
驱动着 5G 在技术和业务两个层面向 6G 演进,业务要素从人向智能体、物理空间和虚拟空间要
素扩展,信息处理功能需求从信息传递向信息采集、信息计算扩展。移动互联网和物联网业务
不断增强,AI 业务、沉浸式业务和数字孪生业务不断涌现,正广泛渗透到个人应用以及智能制
造、智能交通、智慧能源、智慧医疗等垂直应用领域。AI 业务基于机器学习技术辅助或代替人
类工作,其信息处理需求重点是感知、训练、推理和决策,沉浸式业务基于全息通信和扩展现
实(XR)技术实现通感体验与远程控制,其信息处理需求重点是感知、渲染与显示;数字孪生
业务是指基于物理与虚拟系统交互映射能力实现对物理世界的仿真与操控,其信息处理重点是
感知、建模与控制。
上述新兴业务对 6G 网络提出了端到端信息处理能力的更高诉求,使得通信感知一体化成为
6G 技术与业务的主导趋势之一。6G 网络预期将是移动通信网络、感知网络和算力网络的融合
体。狭义的感知网络是指具有目标定位(测距、测速、测角)、目标成像、目标检测、目标跟踪
和目标识别等能力的系统,广义指具有感知一切业务、网络、用户和终端,以及环境物体的属
性与状态的系统。
2
在复杂的应用场景中,业务信息处理流程呈现出通信感知高度耦合的特征,一是感知环节
与通信环节在时空域交叠,二是感知功能与通信功能相互影响;三是通信能力与感知能力具有
一致的大带宽频谱和大孔径天线的需求。6G 新兴业务需求与 5G 网络在架构与能力上形成显著
差距,加速了 6G 新技术的研发进程。
首先,无线通信频段向毫米波、太赫兹和可见光等更高频段发展,与传统感知频段将产生
越来越多的重叠。在相同频谱实现通信与感知,避免干扰,提升频谱利用率,是技术与产业发
展的优选路径。其次,无线通信与无线感知在系统设计、信号处理与数据处理等方面呈现越来
越多的相似性。利用同一套设备或共享部分设备器件实现通信与感知,降低设备成本、体积和
功耗,同样是产品的优选形态。此外,超大规模天线、大带宽、智能超表面、人工智能等技术
的发展将进一步推动感知技术的发展。
以上业务需求与技术发展趋势催生了通信感知一体化技术。通信感知一体化是指基于软硬
件资源共享或信息共享同时实现感知与通信功能协同的新型信息处理技术,可以有效提升系统
频谱效率、硬件效率和信息处理效率。
同时具有通信和感知功能将是 6G 基站和终端的能力趋势。6G 基站将具备对覆盖区域的目
标状态监控能力,例如低空飞行物、交通车流和热点人流,可检测、定位、识别和跟踪部分重
点目标。还具备对覆盖区域自然环境状态、天气等的实时测量能力。移动终端将升级为智能体,
无人车、无人机、机器人以及其他智能化设备系统能力不断增强。近距离上,智能体需要识别
人的位姿、动作和表情识别,增强人机接口性能,需要识别多智能体之间的动作状态,提升智
能体协作性能。微观距离需要识别人体内部、产品内部和物品内部的目标属性,提供远程、基
于 AI 的以及无人化的体检、质检和安检服务。这些服务进一步驱动智能体感知通信一体化,不
仅可以提升智能体间,以及智能体与系统间的信息交互能力,还有望降低智能体硬件设备体积、
功耗和成本,进而推动新业务的普适化。
面向未来 6G 无线网络,通信能力与感知能力将融合共生,演进成为“通信感知一体化”技
术方向,赋予 6G 网络无时不刻、无处不在地感知物理世界的能力,既充分满足多维感官的交
融互通,又有效支撑通信能力的广域拓展,开启超越传统移动通信网络联接的应用空间。
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- weixin_544226072023-03-14资源不错,对我启发很大,获得了新的灵感,受益匪浅。
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