面向6G的通信感知一体化架构与关键技术

通信感知一体化是基于软硬件资源共享或信息共享实现通信与感知功能协同的新型信息处理技术,是6G潜在使能关键技术之一。首先从通感融合的可行性出发,探讨了通信感知一体化工作模式以及应用场景;然后围绕一体化系统方案设计,重点分析了通信感知一体化的系统架构以及空口融合、网络融合、硬件架构与设计等核心使能技术,并给出了技术研究建议;最后,介绍了通信感知一体化的应用挑战和发展趋势。     

基于6G网络的通信感知一体化

6G实现智能化需要感知技术从环境中获取并利用信息。通过感知提供的环境知识获取信道重建信息,有助于提升通信效率,6G有望在系统中集成通信与感知。但是,通信感知一体化在实际应用中仍存在关键挑战,如空口设计、联合波形优化、硬件失真及共享等。对通信感知一体化无线网络使能的多节点感知场景下的环境重建进行研究,提出了基于散射群组假设的多站多态感知架构。并引入散射群跟踪方案,以重构通信信道的参数及状态。最后通过实测数据验证了分米级感知精度和度级信道重构。     

面向6G的基于通信感知一体化的超可靠低时延通信及雷达感知

通信感知一体化（Integrated Sensing and Communication,ISAC）技术允许设备在相同的硬件设备与频谱上进行雷达感知与数据通信,是6G的关键技术之一。另外,工业自动化以及智能驾驶等业务越发依赖高可靠低时延通信。因此,可以将ISAC技术与超可靠低时延通信（Ultra-Reliable Low Latency Communication,URLLC）技术进行融合,并联合设计雷达感知与URLLC预编码。基于此,提出了一个URLLC下的用户设备和速率最大化问题,且满足雷达感知的性能要求。为了解决该优化问题,首先利用基于二次变换的分式规划方法和连续凸近似方法处理短包容量公式,其次利用一阶泰勒展开方法处理雷达感知性能约束。仿真结果表明,所提设计能够同时满足雷达感知与URLLC要求,具有较好的性能。     

6G通信感知一体化网络的感知算法研究与优化

高精度感知能力是6G移动通信系统满足未来众多应用场景的基础能力之一,通信感知一体化设计是6G研究的重要方向。目前,大多数通信感知一体化分析及设计更关注感知系统性能提升。然而,除提供高精度感知能力外,6G通信感知一体化网络中依然具有较高通信传输速率的需求,因此通信与感知性能联合分析与设计是十分必要的。首先,介绍3种经典的感知算法实现多目标测距与测速,从感知精度、通信性能、计算复杂度3个方面对算法展开分析,表明单独使用任一算法均无法同时实现感知精度、感知容量及通信速率的最优。其次,结合不同感知算法的特点,提出一种自适应感知算法,接收端依据测量到的接收信号与干扰加噪声比选择合适的感知算法来实现感知性能和通信性能的联合优化。最后,通过链路级仿真进行验证,仿真结果证明,所提算法相对于任何单一算法可获得更优的感知精度和通信容量。     

面向6G通信感知一体化的40～50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40～50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40～50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。     

通信感知一体化技术思考

通信感知一体化具有丰富的技术内涵和应用场景,已成为当前6G研究热点。分析了通信与雷达技术特征的异同,并从网络感知角度探讨了通感一体化面临的理论、技术与工程挑战。给出了语义视角下的一体化研究建议,以及未来网络部署运营在频谱、产品形态和感知专网等方面的建议。认为在5G增强版和6G系统中开展通感一体化标准化工作,必将推动通信产业与雷达产业的融合发展。     

毫米波MIMO通信感知一体化联合波束成形设计北大核心CSCD

考虑一个毫米波多输入多输出（Multiple-InputMultiple-Output,MIMO）通信感知一体化系统,同时进行多目标感知与多用户通信。首先,基于毫米波MIMO几何信道模型,在满足总功率和多用户信干噪比的约束下,最小化MIMO感知发射波束图匹配误差和互相关图。然后,针对建立的联合波束成形设计问题,采用半正定松弛算法进行求解,得到通信感知一体化波束成形矩阵。最后,仿真结果验证了联合波束成形设计的有效性。     

紫外通信与感知一体化：建模与系统优化

针对目前结合感知的通信研究很少,需要建立通信感知一体化的信号模型及系统联合设计优化框架。基于此,给出了紫外通信与感知一体化框架,包括一个发射端、一个感知探测端与一个通信接收端。发射端发射调制信号到通信接收端,进行信息传输。借助于紫外光的非视距散射特性,部分调制信号分量散射至未知探测目标并继续反射到达感知探测端,感知探测端基于接收到的信号进行目标探测。凝练通信收发端信号的互信息作为通信性能指标,感知探测端在给定虚警率下的漏检概率作为感知性能指标,并分析两者与发射端调制参数（高电平功率、低电平功率与先验概率）的关系。分析结果表明了通信与感知性能的权衡关系,并指出了高电平功率应该设定为峰值功率,低电平功率与先验概率应该作为系统设计参数进行优化,在给定互信息下界时最小化漏检概率。     

雷达通信一体化组网目标定位算法研究

随着网络信息技术的不断发展,雷达通信一体化模式渐渐形成,分析雷达一体化组网目标定位算法,这不仅能够提高测量数据的准确性,而且还能推动雷达探测技术向新的阶段发展.本文探究这一论题具有一定现实意义,希望能为相关工作者提供参考.     

无人机通信感知一体化：架构、技术与展望

无人机应急通信作为第六代移动通信系统（6G）的一种典型应用,具有灵活部署、按需覆盖的优势。与此同时,通信感知一体化是6G的重要特征和核心使能技术之一,它可以应用于无人机应急通信中,以提升频谱效率、感知精度,降低系统成本,但二者如何结合,仍是学术界和工业界的研究热点和难点。为此,提出了一种无人机通信感知一体化的体系架构,探讨了支撑该架构的基础理论和关键技术,并展望了无人机通信感知一体化的未来发展方向及挑战。     

无线感知通信一体化关键技术分析

无线感知通信一体化是基于软硬件资源共享或信息共享实现感知与通信功能协同的新型信息处理技术,是6G热点技术之一。在讨论传统无线感知技术方式基础上,重点分析资源一体化、功能一体化和资源功能一体化3种无线感知通信一体化技术模式,并简要阐述了3种技术场景。围绕设备形态和作用距离等关键要素,对不同频段中一体化方案可行性进行了简要分析,并给出了统一的收发机结构设计思路。最后,针对智能体交互场景需求介绍了一体化应用思路。     

通信感知计算一体化波束赋形设计

结合通信感知一体化和空中计算的优点,提出了一种空口通信感知计算一体化技术,并通过对多天线雷达感知与空中计算波束赋形进行联合优化设计,从而在保障感知准确度的前提下最大化空中计算的准确度。通过仿真验证,并与传统波束赋形比较后可知,该设计可以有效地同时实现雷达感知与空中计算,显著提升频谱效率。     

面向通信感知计算一体化网络业务的用户体验质量估计

未来的6G网络有望成为集感知、通信和计算为一体的通感算一体化网络，以满足各种新型业务的极致化需求。用户体验质量将成为网络运维管理的关注重点。因此，提出并设计了一种新的QoE估计方法。首先，应用机器学习算法构建KPI与QoE关联性分析模型。其次，根据关联性分析结果搭建深度神经网络利用KPI实现QoE估计。最后，仿真结果表明所提方法在估计用户体验质量方面具有很高的准确性。     

太赫兹通信感知一体化波形:现状与展望

面向6G时代机器通信、沉浸式业务对高精度感知与高速率通信的需求,通信感知一体化技术应运而生.基于此,针对太赫兹通信感知一体化波形的场景、波形设计方法和未来展望进行了阐述和总结.首先,概括了太赫兹通信感知一体化波形设计所面临的场景与需求,包括感知辅助通信场景、感知催生的新业务场景等.然后,从太赫兹电磁波的传播特点、太赫兹...     

通信感知一体化原型验证的研究现状与发展趋势

针对技术落地面临的实际挑战,对通信感知一体化原型验证的研究现状和发展趋势进行了阐述和总结。首先,概括基于单节点的通信感知一体化原型系统在定位、环境制图、成像、波形设计和波束追踪等方面的研究进展和实测性能。接着,从车联网和物联网场景入手,分析基于多点协作的通信感知一体化原型系统的实际增益。然后,聚焦基于跨设备的通信感知一体化原型验证,总结各传感器的优劣势和实测融合效果。最后,针对现有原型验证遇到的问题和挑战,指出通信感知一体化系统实现和技术验证的研究趋势。     

面向大规模物联网的无人机通信感知一体化能效优化算法

针对大规模物联网场景下无人机通信感知一体化系统存在的重复感知和能量受限等问题,提出了一种基于聚类算法的能效优化方案。该方案在满足无人机的移动性和感知能力约束下,通过联合设计无人机的三维轨迹和发射功率来最大化系统能效。由于该问题是非凸的,首先将其解耦为两个子问题,然后利用模拟退火算法和标准凸优化技术来求解无人机的悬停位置和飞行速度以获取最优轨迹,最后根据最优轨迹推导发射功率的闭合表达式,求得每个悬停位置的最优发射功率。与传统的二维和三维方案相比,所提基于聚类的能效优化方案在收敛速度提高4倍的基础上能提升20%~30%系统能效。     

太赫兹感知通信一体化波形设计与信号处理

太赫兹波段感知通信一体化技术能够在提高数据传输速率和感知分辨率的同时,有效降低硬件资源和频谱资源的消耗。首先,简要介绍了感知通信一体化及太赫兹通信、感知的现状。然后,分别从感知和通信的角度讨论了一体化波形设计及优化策略,同时分析了两类信号接收机的信号处理算法,并实验展示了一种97GHz基于OFDM信号的一体化系统,对系统的距离、速度和通信等性能进行了测试。最后,总结和展望了太赫兹感知通信一体化的技术难题和未来研究方向。     

面向6G时代新通信系统的内生感知

在6G网络发展的背景下,传统的碎片化、粗粒度、不可控的感知难以适应日益复杂的未来无线网络.为适应6G时代的新通信系统,首先对面向6G网络的感知需求进行分析,然后针对需求提出了内生感知的设计思想和系统架构,并且,在内生感知系统架构下给出了基于意图的分级感知和感知服务化的关键技术.所提出的内生感知系统架构和关键技术,能够使...     

面向无人机网络的通信感知一体化的高效能波形选择方法

将感知功能集成入通信设备实现通信感知一体化功能,正在成为无人机通信网络的一个关键特征。现有通信感知融合方案集中于单一波形下的设计,缺乏对无人机飞行场景和波形的适配性研究;此外,无人机感知方式集中于雷达主动探测感知,无人机网络内存在较大的感知信息共享开销。基于此,首先梳理了典型通感融合波形的算法复杂度、载荷能力以及在高动态场景下的误码率性能等指标,引入综合效能指标以表征不同波形的综合能效特征,提出了一种基于感知信息驱动的通感融合波形选择机制,并针对该选择机制中所需决策算法进行了讨论分析,设计了一种“基于先验信息辅助的Q-Learning”波形决策算法,通过结合无人机事先已训练所得“感知信息-波形”先验信息映射与应用“Q-Learning”方法对实际飞行场景进行动态学习,实现在不同场景下无人机所采取通信方案的综合效能提升。为进一步降低主动感知无人机间系统开销,基于所提波形选择机制又提出了一种信号发送端主动感知与信号接收端被动感知相结合的主被动融合感知方案。最后通过仿真证明所提波形选择机制可以显著提高综合效能,验证了“基于先验信息辅助的Q-Learning”波形决策算法性能近似于理想判决,同...     

6G通信感知融合指标仿真方法研究

如何针对不同的应用合理提供通信感知融合的性能,已经成为5G网络演进和新的6G网络技术的重要研究方向之一。通过对通感融合模式和关键绩效指标（key performance indicator,KPI）的分析,提出了两种不同的通感融合实现的模式,并针对不同模式提出了通感融合仿真系统的架构,描述了仿真系统架构实现的组成模块,以及各部分的实现技术。同时,结合通信频谱效率和感知分辨率等典型的通感融合关键指标,在一定条件下实现了关联仿真,并对仿真结果进行了分析,给出了仿真系统实现的案例。