网络协作通感一体化技术白皮书

（2023年） 中国移动通信集团有限公司 编制单位：中移智库、中国移动通信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、中信科移动通信技术股份有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司、维沃移动通信有限公司、OPPO广东移动通信有限公司 前言 面向2030年的6G网络将是通信、感知、计算、AI、安全、大数据一体融合的新一代移动信息网络，多维能力的一体融合将成为6G发展的重要趋势。通信感知一体化作为6G关键技术之一，将赋能网络从传递信息到感知世界扩展，推动社会走向虚拟与现实相结合的数字孪生世界，实现6G美好愿景。在未来，依托规模部署的移动通信网络构建高性能通感网络，可实现“一网两用”，即利用移动通信网络广覆盖、大连接的优势，在提供通信服务的同时实现全域、低成本高精度的感知，助力6G孕育全新应用场景和生态环境。作为“一网两用”的实现方式之一，通信感知一体化在低空经济、智慧交通、智能制造等领域有广泛应用前景，将带来巨大的经济效益和社会效益。 网络协作通感一体化是通信感知一体化的重要技术方向，其技术理念是以“网”为根基，通过多节点智能协作，以网强感，构建全域、全天候、高性能通感算智融合网络，为系统提供多维感知与连接能力，助力万物智联，支撑数字孪生、环境重构等新场景与新业务，推动垂直应用升级。 本白皮书首先分析了通信感知一体化的驱动力与应用场景，其次给出了通感融合的工作模式，然后分析了网络协作通感的挑战与关键技术，给出了高低频网络协作通感原型验证测试，最后对网络协作通感的未来发展趋势进行了展望。 本白皮书版权受法律保护，任何单位和个人转载、摘编、引用或其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明来源。 目录 1.驱动力..............................................................................................................12.应用场景..........................................................................................................33.工作模式..........................................................................................................44.技术挑战..........................................................................................................55.关键技术..........................................................................................................85.1通感一体化系统模型.............................................................................85.1.1资源分配模型.............................................................................85.1.2干扰控制模型.............................................................................95.2协作节点高精度同步...........................................................................105.2.1时间同步...................................................................................105.2.2频率同步....................................................................................115.2.3相位噪声...................................................................................125.3多节点协作机制...................................................................................135.3.1协作通感多源信息融合...........................................................145.3.2协作通感信号序列设计...........................................................155.3.3协作波束管理...........................................................................165.4高精度感知算法...................................................................................175.4.1经典感知算法...........................................................................175.4.2超分辨感知算法.......................................................................185.4.3NLOS环境下的感知算法.........................................................185.5组网干扰管理.......................................................................................195.5.1干扰控制条件...........................................................................205.5.2干扰特性分析...........................................................................205.5.3干扰控制方案...........................................................................216.原型验证........................................................................................................226.1低频网络协作通感原型验证...............................................................226.2高频网络协作通感原型验证...............................................................227.总结与展望....................................................................................................23缩略语列表.........................................................................................................25参考文献.............................................................................................................27 1.驱动力 从1G到5G，传统移动通信网络不断发展，通信能力不断增强。5G已经能够支持三大应用场景——增强型移动宽带（eMBB）、超大规模机器类通信（mMTC）以及低时延高可靠通信（URLLC）。6G新场景、新业务如元宇宙、沉浸式扩展现实（XR）、全息通信、超能交通、工业物联网（IIoT）等，驱动传统通信网络向新一代移动信息网络加速转型。国际电联（ITU）在2023年6月发布了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》[1]（以下简称建议书），定义了6G的六大典型应用场景，分别为沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、感知与通信融合、AI与通信融合、泛在连接。其中，前三个场景为5G三大场景的增强，后三个场景为新场景拓展。为了满足不同场景下，通信、感知等能力的极致需求，6G移动信息网络的性能指标体系将比5G更加全面。根据建议书，6G的指标可以分为两种，即九大原有指标的量级提升和六大新指标的多维拓展。其中，原有指标包括峰值速率、用户体验速率、频谱效率、区域流量密度、连接数密度、移动性、时延、可靠性、安全隐私弹性；新指标包括覆盖、感知相关指标、AI相关指标、可持续性、互操作性、定位精度。这些指标不是对单点技术的要求，而是对网络端到端的系统要求，并且可以总结为三类，即网络能力、网络效率和网络质量。这三类指标相互制约、相互联系，寻求三角均衡的最优解是实现6G网络整体最优性能的关键。 在6G新场景和新指标体系中，通信和感知融合被认为是6G移动信息网络的重要技术特征，是实现信息服务全过程的重要环节。从业务需求来看，新场景、新业务例如低空经济、智慧交通、智慧工厂等要求网络提供泛在的高精度感知能力。从技术驱动来看，随着更高频段、更大带宽、超大规模天线技术的发展，通信与感知的可用频带重合、天线结构相似、数字信号处理模块相似，为通感融合提供技术可行性。4G、5G时代已有感知的初步尝试，例如面向在网终端的定位功能。面向6G，通感融合将进一步拓宽感知范围、业务范畴以及感知精度，实现从面向在网终端到非在网终端，从传统定位到识别、成像等新业务，从米级感知精度到亚米级感知精度的跃迁。 为满足全时空、全场景通信能力、感知能力的一体服务，通信感知一体化呈现出三大核心特征，即多要素共享、多频段协同、多节点协作[2]。 （1）多要素共享 通信和感知可以共享无线射频资源、数字处理资源和信号处理过程。通过共享频谱、天线等射频资源，通信和感知能力能够集成于同一套无线设备。通过共享通用CPU、加速器、GPU，以及未来存算一体芯片等异构计算资源，能够在一个计算资源池中加载不同软件，来实现通信服务、感知服务。通过共享空口协议、信号处理等，通感可以互相支持，共同提升性能。 （2）多频段协同 为实现全场景的通信和感知服务，6G将是一个低、中、高多频段协同的全频谱系统。低频段深度覆盖，满足Mbps级基本通信需要，同时未来可以利用广域无源物联技术来实现对有标签设备的感知；中频段（Sub-10GHz频段）主要用于连续覆盖、中高速通信（Gbps），以及粗颗粒度（米级）、广域范围的信息探测；高频（毫米波、太赫兹、可见光等频段）按需开启，进一步提升通信速率和感知分辨率（亚米级）。将多频段有机协同起来，可满足不同的通信和感知需求，支撑个性化业务。 （3）多节点协作 依托网络的优势，采用多节点智能协作即网络协作通感技术，可以在提升边缘用