面向6G的通感空口融合无线电接入网方案.docx

? ? 面向6G的通感空口融合无线电接入网方案 ? ? 索士强，许盛浩,2，曾婷,3，龚秋莎，王可 （1. 中信科移动通信技术股份有限公司， 北京 100083；2. 电信科学技术研究院，北京 100191； 3. 北京航空航天大学，北京 100191） 0 引言 近年来，通信感知一体化技术备受业界关注[1-6]，已经成为6G研究的重点方向之一。2021年4月，IMT-2030（6G）推进组成立通信感知一体化任务组，并于同年9月发布《通信感知一体化技术研究报告》[7]。2022年6月，国际电信联盟无线电通信部门5D工作组（ITU-R BP5D）完成面向2030年及未来的技术趋势研究工作，通信感知一体化技术成为新兴技术趋势之一[8]。2022年7月，IMT-2030（6G）推进组发布《6G典型场景和关键能力》白皮书[9]，将通信感知融合确定为6G五大典型场景之一。 在通信系统中融入无线感知技术，可以提升6G系统能力、丰富6G应用场景，更好地服务于产业升级、社会治理和智慧生活等千行百业的需求[7-11]。众多面向行业的通感一体化用例已经被挖掘出来，包括产业升级领域中的位置感知、接近检测、缺陷检测、无人监控、环境重构、数字孪生等，社会治理领域的环境监测、危险物品探测等，智慧生活领域的手势和动作识别、安防监控、行为监测、健康监测等。 通信与感知融合可以采用服务化的方式，即将无线感知作为一种新型服务内生到6G网络中。在此基础上，业界正在探讨如何在空口层面进行通信与感知的融合，其主要的研究方向是通信与感知一体化信号设计[12-17]，较少涉及通感空口融合的无线电接入网（ra2io access network，RAN）方案。本文在对通感空口融合的必要性分析的基础上，提出了一种面向6G的通感空口融合的无线电接入网方案，包括整体框架、通感信号复用方案、通感一体化信号设计实例等，并指出通感空口融合将对6G空口协议栈设计提出严峻挑战。 1 通感空口融合必要性分析 通信与感知的融合一方面可以提升6G系统的服务能力，为未来6G系统商用提供创造更多新型应用的可能性；另一方面，在空口层面进行通感融合可以形成互利互惠的新型无线频谱使用方法，从而有效提升无线频谱的利用率。具体表现为无线感知辅助通信性能提升、多节点协作辅助感知性能提升以及通感大时空尺度联合调度对频谱资源的高效利用。 （1）无线感知辅助通信性能提升 现有通信系统已经具备基本的无线感知能力，比较典型的是信道估计以及基于信道估计所衍生的测量和决策能力，包括功率控制、链路自适应等。无线移动通信系统可以基于信道估计值在时域、频域和空域上的相关性，对无线信道的变化进行推断和预测，但是由于信道估计所获得信道状态信息是外部环境对无线信号影响的综合体现，很难推断出其具体是外部环境的哪些变化引起的。当通信的一方（如基站）具备雷达感知功能时，可以对无线移动通信中的环境进行更为细致的感知，获知无线信道变化的根因，从而做出更精确的推断和预测，这被认为是无线感知辅助通信性能提升的基本出发点。比较典型的用例包括以下几个。 · 根据感知到的人群变化情况以及具体位置，预测通信节点的时频资源需求，提高无线资源的动态分配准确率。 · 根据感知到的物体/散射体移动的速度，更精确地判断通信信号的时域相关性，进行信道估计/检测算法的动态选择或动态调整参考信号的时域密度。 · 根据感知到的物体/散射体的数量的变化，更精确地判断通信多径的增减情况，进行信道估计/检测算法的动态选择或动态调整信道状态信息（channel state information，CSI）反馈的频域密度。 · 结合目标终端的高精度定位以及移动路径的预测，判断通信环境中对通信信号的遮挡情况，及时调整为其服务的收发点。 （2）多节点协作辅助感知性能提升 复用6G移动通信系统丰富的站址资源，可以部署更多的具有无线感知功能的无线节点，相比于传统的单站雷达更容易获得精准的、全方位的感知信息，从而达到利用多节点协作辅助感知性能提升的目的。多节点协作感知一方面表现为可以对多个无线节点所获得的无线感知数据进行汇聚、分析，从而可以快速地寻找、定位目标物体，并进行识别或成像；另一方面，还可以通过通信链路将感知数据或感知后形成的指令快速地传递给用户，从而更好地服务于未来对时延要求严格的感知应用。 （3）通感大时空尺度联合调度 由于无线通信和无线感知面向的服务对象不同，针对同一个通信用户，同时同频提供通信与感知服务的概率很低。特别地，无线感知主要面向物与环境的感知，通常发生在人员稀少的情况下，如无人监控、入侵检测等，此时通信需求较少。因此，可以通过大时空尺度调度的方式将无线感知业务安排在通信需求较小的时间（如夜晚）或空间（如无人工厂），从而整体上提高系统的频谱利用率；或者说，当两个