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。     

面向通信-导航-感知一体化的应急无人机网络低能耗部署研究

在事故灾难救援等突发公共事件中,救援人员往往面临通信传输不畅、定位导航不稳、灾情感知不准的问题,亟须部署一套应急无人机网络,对受灾地区进行通信、导航、感知服务补盲。针对无人机续航能力受限的问题,首先提出了一套网络拓扑可重构、节点角色可切换的通信-导航-感知一体化应急无人机网络低能耗部署方案,然后设计了一种基于粒子群算法的层次化匹配决策算法,联合求解无人机与通导感用户关联、多角色无人机通信资源分配以及无人机位置这3个子问题。仿真表明,所提方案能够实现通导感多目标需求与受限网络资源的灵活适配,极大降低了对无人机数量的需求与部署能耗。     

基于雾计算的智能无人机通信系统：架构与关键技术

无人机通信系统具有强视距、易部署等优势，是第六代移动通信系统（6G）的重要组成部分。另一方面，雾计算技术通过将算力部署至网络边缘，能够有效支撑多种新兴智能服务的性能需求。在无人机通信系统中结合雾计算，有望进一步增加容量、降低时延及提升服务质量，但二者如何结合，学界和业界尚未有明确方案。为此，提出了一种基于雾计算的智能无人机通信系统架构，并讨论了支持该架构的理论基础和关键赋能技术，最后展望了基于雾计算的智能无人机通信系统的未来发展方向及挑战。     

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。     

基于5G和无人机智能组网的应急通信技术

针对现有应急通信系统面临的低速率、高时延、带宽不足和互联互通性差等问题,提出了一种基于5G和无人机智能组网的应急通信系统技术路线,并对其中部分关键技术进行了剖析,以期为提升救援力量在受灾地域的应急通信保障能力提供重要支撑。通过理论分析可知,该技术路线能够实现目标区域内无人机编队的智能组网和部署、5G信号的覆盖和5G通信的联通,拓展5G网络的覆盖范围,可在通信基础设施损毁的环境下实现用户终端之间以及用户终端与应急指挥中心之间的互联互通,具有一定的应用前景。     

5G技术在电力应急通信中的应用研究

电力应急通信系统为各类突发事件和自然灾害现场实时直播提供重要通道保障。在重点研究5G切片等关键技术及特点的基础上,通过结合电力应急通信业务需求,对5G技术在电力应急通信中的应用展开研究,提出一种基于5G技术的电力应急通信网络架构解决方案,并从架构特点、业务流向、安全等方面阐述了应用架构的优势,该解决方案提升了应急现场在直播多个高清画面时的可靠传输能力,满足复杂多变的应用环境。     

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。     

5G基站环境下固定翼无人机应急通信覆盖能力研究

为了提高无人机应急通信覆盖能力,在5G基站环境下,选取固定翼无人机作为操控平台,开发一套新型固定翼无人机应急通信系统.该系统以无人机平台为核心,通过现网宏站、安全网关、机载基站传输信号,实现信号回传,在某范围内覆盖信号.测试结果显示,本系统具有较强的应急通信覆盖能力,支持大范围信号覆盖,可以作为应急通信工具.     

面向6G的通感空口融合无线电接入网方案

通信感知一体化技术已经成为6G的重要研究方向之一。针对6G通信与感知在空口层面进行融合的必要性分析,指出通感空口融合不仅可以提升6G系统服务能力,还可以有效提升无线频谱的利用率。提出一种面向6G的通感空口融合无线电接入网方案,包括无线电接入网整体框架、无线感知与通信信号复用方式、一体化信道/信号设计等,为进一步开展研究提供参考。对通感空口融合所面临的挑战进行分析,并指出通感空口融合将对6G空口协议栈设计造成重要影响,需重点研究。     

智能超表面系统的通信感知一体化：现状、设计与展望

通信感知一体化（integrated sensing and communication,ISAC）是6G的主流趋势,将ISAC引入智能超表面（reconfigurable intelligent surface,RIS）系统,具有扩展系统覆盖范围、提升通信和感知性能、降低系统成本和功耗三大优势。在概述和分析RIS系统ISAC研究现状的基础上,提出了两种非正交ISAC方法,支持盲区用户在非正交时频资源上的通信和感知,最后探讨了RIS系统ISAC的技术挑战和未来发展。     

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。     

多小区协作无人机通信感知一体化系统的资源分配

在通信感知一体化系统中,由于通信与感知两者的目的并不完全一致,这使得通信和感知之间的性能折中问题尤为关键。本文研究多小区协作联网无人机网络的通信感知一体化问题,其中基站作为通信感知收发器与无人机用户通信,同时估计感知目标的位置。基于此,联合优化多个基站协作发射功率控制以及无人机用户的轨迹来平衡感知和通信性能,在满足无人机用户的信干噪比需求和感知目标定位的克拉美罗下界需求基础上,最小化基站的能量消耗。该问题是一个非凸优化问题,通常难以直接进行求解。为解决该问题,本文提出基于交替优化的联合基站功率控制与无人机轨迹优化方案,分别利用半正定松弛技术和连续凸近似技术对基站功率控制和无人机轨迹进行优化设计。最后,实验仿真结果验证了所提联合优化方案的性能。     

面向自组网的通感融合技术及软硬件设计

现有自组网通信和导航技术缺乏深度融合的框架和方法,在未来场景下难以保障未来“智慧城市”、“智能出行”等场景对通信感知的综合性需求,因此研究面向物联网、车联网等自组织网络的通感融合(ISAC)技术成为亟待解决的问题。本文针对自组网通感需求,提出了通信感知信号融合方法和技术方案,可在保障通信性能的同时提高测距感知估计精确度。针对自组网设备间、通感任务间资源需求冲突等问题,依据自组网集群业务需求,构建了保障通信需求的定位感知网络时频资源优化框架,设计了联合资源分配方案及相应迭代优化算法,实现有限资源情况下的高可靠、强稳定自组网协同感知能力。针对当前自组网通信模组存在时延高、网络覆盖范围小、感知能力缺失等问题,设计并搭建了通感一体化模块原型样机I型,可在卫导数据缺失下提供全网高精确度时钟同步,保障集群协同感知能力,并在长距离下提供自组网通信协同传输支撑,从硬件设备上为通感融合提供支撑。最终形成了一套包含通感信号融合设计、时频资源联合优化方案的自组网通信感知系统框架,并研制搭建了一套通感融合软硬件平台(含通感一体化原型样机4台)。在外场测试中,2 km内通信速率≥320 kbps,丢包率≤0.0...     

卫星遥感与6G通信遥感一体化

卫星遥感是人类实现高分辨率对地观测的重要手段,已逐步成为支撑经济社会发展以及国防安全的重要组成。6G追求通信遥感计算深度融合,通信遥感一体化成为其重要的特征。回顾了国内外卫星遥感的发展历程,概述了卫星遥感系统现有的体系结构和6G时代通信遥感一体化体系架构,阐述了人工智能驱动的典型卫星遥感技术和最新研究进展。针对6G时代卫星通信遥感一体化的趋势,探讨了实现“一星多用、多星组网、多网融合、智能服务”组合型发展的技术挑战和发展趋势。     

认知无人机辅助边缘通信的能效优化

针对无人机辅助边缘通信中的频谱资源紧缺与无人机能量受限问题,研究了最大化该场景下无人机认知通信的能量效率问题.首先,构建了无人机辅助边缘节点的认知通信网络模型;其次,提出了一种最大化无人机能效的算法,通过联合优化无人机的认知通信感知时间、飞行速度和通信距离阈值,显著提升了无人机认知通信过程中的能效;最后,通过仿真实验对...     

基于正交时频空间调制的通信感知一体化系统的公平性功率分配方案

通信感知一体化（integrated sensing and communication,ISAC）通过实现通信和雷达感知的资源共享,在人机交互、车联网（vehicle-to-everything,V2X）、遥感和环境检测等应用场景中很有前景。为解决高移动性的车联网中通信和雷达感知所需的频率资源的冲突,基于正交时频空间（orthogonal time frequency space,OTFS）调制提出了OTFS-ISAC系统,基站通过接收车辆反射的回波,获得车辆运动参数,从而建立车辆运动的移动拓扑模型。此外,针对多车辆移动场景,提出了保证用户公平性的非正交多址接入OTFS-ISAC系统设计和功率分配算法。仿真结果表明,相比于无雷达感知辅助的非正交多址OTFS系统,基于OTFS-ISAC的非正交多址接入系统实现了25%的信息速率提升。     

基于5G的无人机智能组网的应急通信技术开发及应用

在成立国家应急管理部后,国家越来越重视灾害事故后应急通信保障能力。为了使灾后地面通信设备被损害,从而无法对正常通信进行保证的问题得到解决,根据无人机机载基站快速创建天地一体化网络应急通信方案也备受重视。以此,本文就将5G技术作为基础,开发无人机智能组网的应急通信方案。     

State-of-the-art and trend of emergency rescue communication technologies for coal mine

For the disaster area probing and emergency rescue in a mine,it is of great importance to employ the emergency communication system to communicate with each other,determine the places of trapped miners,and sense current status of disaster area.The hybrid emergency communication architecture model for coal mines was extracted,which was composed of one backbone,multiple branches,several special lines,and some wireless networks as assistance.Four types of emergency communication systems of coal mine were reviewed,namely through-the-air,through-the-wire,through-the-earth and mixed medium type.The key technologies and challenges of these four emergency communication types were analyzed.The research trend was discussed and a new emergency communication mode based on the reconstruction of mine Internet of things was proposed.The main enabling technologies of this new emergency communication mode were analyzed,namely post-disaster reconstruction of mine Internet of things,shifting nodes re-localization after mine disaster,status sensing method of mine disaster area,and data transmission method for post-disaster reconstruction network.