11.0C雙基地感知關鍵技術研究與驗證白皮書-（中文）

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文檔簡介

1概述

1.1雙基地感知背景介紹

雷達領域中按發射天線和接收天線是否分置可分為單基地雷達和雙基地雷達，并且雙基

地雷達一般要求發射天線和接收天線距離與雷達作用距離可比擬[1]。雙基地雷達可以通過

接收專用發射機發射的信號進行工作，也可以通過接收為其他目的而設計的發射機發射的信

號進行工作，后者也可稱作無源雷達、無源相干定位雷達、被動雷達或非合作照射源雷達[2]，

這類雷達是雙基地雷達的一種特例，其利用相關的電磁波探測理論技術與信號處理技術，獲

取第三方設備發射的非合作電磁信號，實現對目標的探測、定位、跟蹤和識別。雙基地雷達

的應用領域非常廣泛，涵蓋了軍事、民用、科研等多個領域，在飛行目標、海上船只檢測和

跟蹤，氣象監測和預報，道路交通監測等不同應用場景發揮了重要作用。

雙基地雷達的特性與雙基地幾何形狀緊密關聯，特別是由發射機、目標和接收機形成的

雙基地三角形，雙基地三角形所處的平面稱為雙基地平面，如圖1-1所示。其中，發射機和

接收機之間的距離稱為基線距離或簡稱基線，發射機到目標以及接收機到目標之間連線的夾

角稱為雙基地角，該角度也通常用于表征單基地雷達和雙基地雷達性能之間的差異。雙基地

雷達接收機直接測量的距離信息通常是目標到發射機以及目標到接收機的距離和減去基線

距離，即雙基地距離差，當基線距離已知時，可以得到目標到發射機以及目標到接收機的距

離和。雙基地雷達中進一步計算目標到接收機/發射機的距離或目標位置信息需要對雙基地

三角形進行求解，通常需要獲取發射機和接收機之間的相對位置信息。

Target

BistaticTriangle

TxRx

Baseline

圖1-1雙基地雷達幾何關系

參考雙基地雷達的定義，可以將收發設備天線分置的感知模式統稱為雙基地感知模式。

基于當前移動通信網絡架構共可支持6種感知模式，分別是（1）基站自發自收；（2）基站

A發基站B收；（3）基站發終端收；（4）終端發基站收；（5）終端自發自收；（6）終端A

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發終端B收。其中，模式（1）和（5）屬于單基地感知模式，其他4種感知模式屬于雙基

地感知模式。不同感知模式的優缺點總結如表1-1所示。

表1-1不同感知模式優缺點對比

感知模式優點缺點

(1)基站自發自收無收發同步問題基站需具備全雙工能力

(2)基站A發基站不要求全雙工能力，對CP長度、無模收發同步誤差會影響感知性能，LOS徑

B收糊測距范圍要求相對較低獲得概率比基站自發自收低，配對復雜

可復用或增強現有信號，不要求全雙工

存在終端位置、朝向和速度的估計誤差、

能力，終端數量眾多，通過選擇合適的

(3)基站發終端收身體遮擋以及收發同步誤差等問題，到達

終端可提升感知覆蓋性能，對CP長度、

角測量對終端天線有一定要求

無模糊測距范圍要求相對較低

可復用或增強現有信號，不要求全雙工

存在終端位置、朝向和速度的估計誤差、

能力，終端數量眾多，通過選擇合適的

(4)終端發基站收身體遮擋以及收發同步誤差等問題，發射

終端可提升感知覆蓋性能，對CP長度、

功率較低，支持的發天線數有限

無模糊測距范圍要求相對較低

無收發同步問題，支持無網絡覆蓋下的終端需具備全雙工能力，發射功率較低，

(5)終端自發自收

感知支持的發天線數有限

存在終端位置、朝向和速度的估計誤差、

(6)終端A發終端可復用或增強現有參考信號，不要求全身體遮擋以及收發同步誤差等問題，到達

B收雙工能力，支持無網絡覆蓋下的感知角測量對終端天線有一定要求，發射功率

較低，支持的發天線數有限

雙基地感知相較于傳統的單基地感知，展現出多方面的優勢，是實現高精度、廣覆蓋感

知的重要基礎。首先，雙基地感知提供了更多的可利用感知路徑，可從多個候選接收節點中

選擇具備視距（LineOfSight，LOS）路徑的最佳節點，有效減少感知盲區。其次，雙基地

感知依托更豐富的散射強度，通過不同方向接收目標回波信號，顯著提升了信號的平均散射

強度。此外，通過多基地的協同，擴大了感知的空間覆蓋范圍。對于移動目標，雙基地感知

能夠通過動態節點選擇和高效的小區切換實現連續感知，確保目標在其整個活動范圍內都能

被精準跟蹤。

對于單基地感知，接收機受到由發射泄露引起的強自干擾的影響，自干擾會引起接收機

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飽和或者減小感知信號的動態范圍[3]。減小自干擾的方法包括兩個方面，一方面是進行干

擾隔離，盡量減小接收機接收到的發射泄露信號；另一方面是進行干擾消除，以減小接收到

的發射泄露的影響。干擾隔離的方法包括：進行空間隔離，通過增加收發距離來降低接收到

的發射泄露；或者采用金屬或吸波材料，來對從發射機到接收機之間的鏈路進行射頻屏蔽。

干擾消除的方法主要是在模擬域或者數字域，通過對已知的發射信號進行加權對消來實現

[4][5]。雙基地感知中不存在自干擾的問題，不需要進行相應的硬件改動。此外，雙基地感

知由于信號來源多樣化，對單點干擾的抵抗能力更強，而單基地感知更容易受到定向干擾的

影響。目標識別能力是雙基地感知的另一個優勢，通過多角度觀測，可以獲得目標更全面的

散射特性，提高識別準確性；單基地感知由于目標特征信息相對有限，可能導致誤識別率增

加。

雙基地感知的協作增益是其另一大優勢。通過雙基地以及多基地模式的協作，不僅提升

了信噪比（SNR）和目標檢測概率，還可以通過幾何增益有效降低隨機誤差。同時，多節點

提供的冗余信息能夠用來排除故障節點，進一步增強感知系統的可靠性、穩定性和三維環境

的完整還原能力。雙基地感知還具有靈活的干擾協調能力，通過動態調度部分節點作為協作

接收節點，既能夠有效抑制多種干擾問題，如信號直射干擾和互干擾，又能在提升感知精度

的同時優化通信網絡的整體性能。

同時，雙基地感知作也面臨多方面的挑戰。首先，雜波抑制的消除是一大挑戰，特別是

在回波信號較弱的情況下，需要有效的算法來抑制雜波干擾并提高感知精度。此外，高精度

同步也是基礎條件，因發射與接收節點之間的時間同步誤差會直接影響感知定位精度，例如

10納秒的同步誤差可能導致3米的定位誤差。非視距識別與利用也是雙基地感知的核心挑

戰之一，特別是當存在遮擋時，如何識別和利用非視距感知路徑。此外，感知目標移動時的

節點選擇與切換需要高效的機制，以確保感知任務的連續性與準確性。系統復雜度的增加也

是主要問題之一，需要處理基站間的同步和數據融合，這增加了系統的復雜性。多基站的部

署和維護成本也高于單基地系統。此外，雙基地系統對網絡的要求較高，需要高帶寬、低延

遲的基站間通信網絡。信號處理的復雜性也隨之增加，需要更復雜的算法來處理多源數據，

增加了計算負擔。

1.2雙基地感知和單基地感知性能對比分析

感知覆蓋：

雙基地感知和單基地感知在覆蓋性能上存在差異，考慮噪聲影響時，單基地感知的覆蓋

范圍可以定義為圓形區域，而雙基地感知的覆蓋范圍定義為卡西尼橢圓區域，雙基地感知距

離方程可表示為[6]

(1)

222

??????λ??????

????max=4π???????min????

3/79

其中，、分別表示目標到發射機和接收機的距離，表示發射功率，、分別表示

發射和接??收天??線增益，為波長，為目標雷達截面積（R?a?darCrossSection?，?RC?S?），、

分別表示從發射機或接λ收機到目標??的路徑傳播因子，表示玻爾茲曼常量，表示接?收?機?噪?

聲溫度，表示接收機噪聲帶寬，表示目標檢?測所需的信噪比，?、?分別表示發

射機和接?收?機系統損耗。??min????

令，雙基地感知信噪比可以表示為，進而得到雙基地感知

222

??????λ???????

322

恒信噪比?=等高4π線?如??圖???1??-?2所示，其中，為基線距?離?。=????

?=30??

圖1-2雙基地感知恒信噪比等高線

可以看出，隨著基線距離與雙基地距離之間的大小關系不同，雙基地感知最大覆蓋區域

為近似橢圓，或雙紐線或變為兩部分橢圓。對于雙基地感知，距離發射機或接收機較近的區

域的信噪比水平較好，因此相比于單基地感知，雙基地感知可以通過選擇收發設備提升覆蓋

性能。尤其是對于終端參與的感知業務，終端數量更多、位置更加靈活，通過選擇合適的終

端能夠有效提升感知性能。圖1-3給出了城市微蜂窩（UrbanMicro，Umi）場景下基站自發

自收感知信號的單基地感知和基站發用戶設備（UserEquipment，UE）收感知信號的雙基地

感知的感知信干噪比（SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，SINR）的仿真結果，感知SINR

表示經過感知目標反射的徑或簇的信號功率與干擾和噪聲的比值。對于雙基地感知，假設感

知目標與UE的距離不超過10m。仿真結果表明，由于感知接收節點距離感知目標更近，

雙基地感知相比單基地感知在移動蜂窩網絡架構下能夠獲得更好的感知覆蓋性能。此外，雙

基地感知相比于單基地感知提供了更多觀察角度，這對于環境重構、目標識別等感知應用均

有一定好處。

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圖1-3Umi場景感知SINR仿真結果

感知測量范圍和分辨率：

覆蓋性能與感知信噪比（SignaltoNoiseRatio，SNR）或感知SINR直接相關，感知無

模糊測量范圍及感知分辨率性能則與信號資源配置有關。相比于單基地感知，雙基地感知性

能指標中無模糊測距/測速范圍，以及距離/速度分辨率除了受到信號配置的影響，還受到發

射機、接收機和感知目標的位置關系的影響。單基地感知和雙基地感知信號資源配置與無模

糊測量范圍和分辨率性能之間關系如表1-2所示[7]。

表1-2感知性能和計算公式

感知性能計算公式影響因素

感知信號頻域采樣

單基地感知

?間隔

無模糊測距范圍????=

2??

無感知信號頻域采樣

雙基地感知

?間隔、雙基地角

模????=

2?????

糊2波長、感知信號周

單基地感知

范?期

無模糊測速范圍????=±

4??

圍波長、感知信號周

雙基地感知

?期、雙基地角

????=±

4?????

無模糊測角范圍2波長、天線間距

?1?

????=±sin

分距離分辨率單基地感知2?帶寬

??=

5/79

辨

雙基地感知帶寬、雙基地角

率?

??=

2????

2波長、感知符號周

單基地感知

?期、感知符號數

??=?

速度分辨率2??波長、感知符號周

雙基地感知期、感知符號數、

??=

?雙基地角

2??????

角度分辨率波長，陣列的孔徑

??≈0.886

注：為信號帶寬，為脈沖數，為脈沖重復周期，為信?號頻域采樣間隔,為3dB

波束寬?度，為光速，?為信號波長?，?為陣列的孔徑，??為天線間距，為雙基地?角3?。?

?????

測距類感知應用中，除了需要考慮信號頻域資源間隔對測距范圍的限制，通常還需要考

慮循環前綴（CyclicPrefix，CP）對測距范圍的限制。當感知目標距離收發機較遠時，接收

機接收到的感知回波信號時延超出CP范圍會導致產生符號間干擾，影響測距性能。雙基地

感知通常通過測量感知目標回波信號與LOS信號的相對時延計算距離信息，因此相比單基

地感知，雙基地感知對無模糊測距范圍，即信號頻域資源間隔和CP長度的要求更低。

感知檢測盲區：

感知系統實現動目標檢測主要依賴于多普勒檢測，這意味著經過目標反射的回波信號上

通常疊加多普勒頻率。然而，在一些場景下，經過目標反射的回波信號上沒有多普勒頻率或

者多普勒頻率很小，這種情況通常被稱為“盲速”[8]。在單基地感知模式下，如果感知目標

的運動方向垂直于感知信號的傳播方向，則在時域上相鄰采樣點之間沒有信號時延的變化，

從而沒有多普勒頻率。在雙基地感知模式下，如果感知目標沿著以感知信號的發送端設備和

接收端設備為焦點的橢圓運動，則在時域上相鄰采樣點之間也沒有信號時延的變化，從而也

沒有多普勒頻率。更一般地，如果感知目標的運動方向與上述的運動方向較為接近，則由感

知目標的運動在感知信號上疊加的多普勒頻率較小，很難被檢測出來。

除了速度檢測盲區以外，單基地感知和雙基地感知在測距盲區上也存在差異。對于單基

地感知模式，在采用脈沖體制的信號，通過收發分時的方式感知時，在開始接收信號之前到

達接收天線的回波信號將不會被接收，因此將會存在近距離盲區的問題[8]。前面提到，對

于雙基地感知模式，通過測量感知目標回波信號與LOS信號的相對時延計算距離信息。因

此，當感知目標位于感知信號的收發端連線及其鄰近區域內時，感知目標回波信號與LOS

信號的到達時間幾乎是一致的，因而沒有時延差或者時延差較小，導致無法測量感知目標的

距離。該區域稱為雙基地感知的前向散射區域，此時無距離分辨能力導致系統無法直接定位，

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只能依靠回波多普勒等信息非線性求解目標運動參數[9]。

感知資源開銷：

通信系統引入感知功能后，通常會擠占部分通信業務的資源，導致通信速率下降。對于

單基地感知，通常還需要對通信系統進行額外的硬件資源改動以支持接收回波信號，在采用

連續波感知的情況下還需要支持全雙工能力，進行有效的自干擾抑制。雙基地感知則可以復

用通信收發鏈路，在滿足感知覆蓋要求的情況下，直接利用通信信號進行感知，或對通信信

號進行增強從而兼顧感知性能，無需分配專用的感知信號資源，不對通信業務產生影響。

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2雙基地感知系統架構

2.1通信感知融合架構介紹

通信感知融合整體架構如圖2-1所示，其中感知相關的主要功能包括感知信號測量、感

知數據處理、感知數據存儲、感知數據應用和感知控制管理。

-感知信號測量，指感知信號接收節點對接收到的感知信號進行時域、頻域信道估計，時

延、多普勒和角度估計等獲得感知所需的信道特性的過程。在移動網絡通信感知融合中，

UE和無線接入網（RadioAccessNetwork,RAN）具有感知信號測量功能。對于雙基地

感知，感知信號發送節點和感知信號接收節點為不同的網絡節點，例如基站發送UE接

收，UE發送基站接收，基站A發送基站B接收，UEA發送UEB接收。

-感知數據處理，指對前述獲取的感知測量數據（如信道響應信息、時延、多普勒或角度

信息等）進行進一步處理，獲取感知目標信息的過程。在移動網絡通信感知融合中，

UE和RAN的感知數據處理功能是可選功能。對于UE，取決于UE是否有意愿或是否具

備算力對感知測量信道進行進一步處理。對于RAN，取決于RAN是否被允許對感知測

量的信道信息進行進一步處理。例如進一步處理可能獲得的感知目標信息屬于敏感信息，

那么就不允許在RAN處理，相應地感知數據處理功能位于核心網（CoreNetwork，CN）。

-感知數據存儲，指根據感知需求和感知隱私與安全等，將感知數據存儲在UE、RAN、

CN或者第三方服務器。

-感知數據應用，指根據具體的感知應用場景對感知目標的信息進行應用，完成感知的過

程。通信感知融合的應用場景可以分為網絡向應用功能提供感知服務（也稱為對外感知

服務，NETforSensing）和感知輔助網絡（也稱為對內感知服務，SensingforNET）。

對于對外提供感知服務，感知數據應用位于CN或UE。對于對內感知服務，感知數據應

用可以位于RAN側。

-感知控制管理，指感知過程中的控制和管理，包括感知節點的能力上報，感知節點的選

擇，感知測量配置，感知數據的隱私與安全管理等。

感知信息包括感知信令和感知數據。感知信息傳輸包括空口傳輸和有線接口傳輸。感知

信息空口傳輸包括如下潛在的三種方式及其組合：

-方式1：基于控制面傳輸感知信息，在已有信令承載（如SRB、MACCE、UCI格式）上

增強支持感知的信令或數據傳輸；

-方式2：基于用戶面傳輸感知信息，在已有數據承載（如DRB）上增強支持感知的信令

或數據傳輸；

-方式3：新定義的數據面承載可根據感知信令或數據需求支持靈活優先級和終結點，以

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及優化的數據面配置（如PDCP配置等）。

感知信息有線接口傳輸包括如下潛在的三種方式及其組合：

-方式1：基于控制面傳輸感知信息，在已有信令接口（如基于SCTP/IP的N2、Xn）上增

強支持感知的信令或數據傳輸；

-方式2：基于用戶面傳輸感知信息，在已有用戶面接口（如基于GTP-U/UDP/IP的N3）

上增強支持感知的信令或數據傳輸；

-方式3：基于數據面傳輸感知信息，新定義一種數據面接口支持感知的信令或數據傳輸。

新定義的數據面接口可根據感知信令或數據需求支持靈活拓撲。

圖2-1通信感知融合系統架構

2.2感知業務流程

感知業務流程包括節點選擇、能力上報、感知測量配置等，相對于單基地感知，雙基地

感知還需要考慮發射機和接收機之間的消息交互。

a)節點選擇

首先根據感知業務需求，選擇感知區域和感知模式。然后根據選擇的感知模式和感知區

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域，選擇參與感知的基站和/或終端。只有具有感知節點選擇權的節點才能進行感知節點選

擇。而感知節點選擇權與感知模式緊密相關。有些模式下，感知節點的選擇更適合由感知網

絡功能(SF，SensingFunction)執行，有些感知模式下，感知節點的選擇更適合由基站執行，

有些模式下，可以使用混合方式，比如，在基站發送-基站接收模式下，可以由SF選擇感知

信號發送基站，而由感知信號發送基站確定感知響應接收基站。

感知節點的選擇需要考慮多方面的因素，比如，候選節點移動與否，候選節點的感知能

力是否能夠滿足感知業務需求，是否存在感知LOS徑，以及候選感知節點的狀態，包括設

備是否正在進行感知/通信業務、當前可用頻帶、可使用的計算資源等。感知節點選擇本身

應該不需要太多流程交互，可以僅包括節點選擇指示和確認過程，即：節點選擇設備向被選

擇的節點確認是否愿意承擔感知節點的任務，如圖2-2所示。

圖2-2感知節點選擇流程

相對于單基地感知模式，雙基地感知模式下，感知節點的選擇可能相對復雜一些。比如，

需要分別考慮感知信號發送設備和感知響應接收設備的移動性、能力和狀態；需要分別考慮

感知信號發送設備的變換、感知信號接收設備的變換或者感知信號發送設備和感知信號接收

設備同時變換帶來的感知節點重選等場景。

一種節點選擇的方式是將不同感知模式的感知節點分成幾個子集，如基站自發自收子集

和基站發終端收子集。在節點建立和更新步驟時，需要綜合考慮所有子集中的節點信息，選

取合適的感知模式和對應的節點，構成最終選定的子集。

選擇感知模式和節點的規則可以針對不同的感知場景和用例進行設定，比如以基站自發

自收為主，在小區邊緣或基站覆蓋盲區選擇終端相關的雙基地感知模式進行輔助，如圖2-3

所示。對于復雜的場景，也可以使用AI輔助進行感知模式和節點的選擇。最終選定的各子

集分別進行相應的感知操作，如感知信號的配置、發送、接收，以及信號處理和感知結果計

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算等。

圖2-3雙基地感知參與協作感知時的節點選擇示例

b)能力上報

首先，感知節點能力上報應該是按需的，而不是必須要上報的。不應該作為UE能力隨

著UE的通信能力一起上報。因為如果沒有感知業務，上報感知設備感知能力就會造成通信

資源和設備能量的浪費。按需上報時，感知能力可以作為數據傳輸，而不需要通過控制信令

傳輸。

其次，感知能力上報的對象應該是具有感知節點選擇權的設備。比如，感知節點的選擇

在感知網絡功能SF/基站/UE執行，那么，感知節點的能力就對應的上報到SF/基站/UE。就

雙基地感知而言，執行感知節點選擇的設備需要同時獲得感知信號發送設備和感知響應接收

設備的感知能力，以便綜合進行感知節點選擇判斷。并且，對于雙基地感知而言，候選節點

也可以主動選擇作為發送/接收節點上報相應感知能力，例如，選擇作為感知信號發送節點

可以只上報有關感知信號發送相關的能力和/或設備狀態；同樣，選擇作為感知響應接收節

點則可以只上報有關感知響應接收相關的能力和/或設備狀態即可。感知能力請求和上報流

程如圖2-4所示，其中，上報的感知能力包括：支持的感知模式、感知信號的發送和接收能

力、支持的感知模式下的感知測量方法，以及對應的感知測量方法對應的精度等。

圖2-4感知能力上報流程

c)感知測量配置

感知測量配置，主要配置如何執行感知操作，比如發送感知測量相關的配置，感知測量

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結果反饋相關的配置等。對于雙基地感知而言，可以只向感知信號發送設備配置感知信號發

送相關的配置，向感知信號接收設備發送感知信號接收或者測量相關的配置，以及感知結果

反饋相關的配置（如果感知測量結果需要向設備外發送）。

關于感知測量配置，感知測量用的感知信號發送資源應該由感知測量資源的控制設備配

置，比如，基站發送-UE接收的感知模式下、UE發送-基站接收的感知模式下，和UE發送

-UE接收的感知模式下，基站具有資源使用的絕對控制權，那么，應該由基站負責感知測量

配置的發送。

因此，基于不同模式測量配置的流程可以包括如下幾種情況：

對于基站發送-UE接收、UE發送-基站接收的感知模式，由基站發送感知測量配置，如

圖2-5所示。

圖2-5感知測量配置示例

對于UE發送-UE接收的感知模式，收發雙方都從基站接收感知測量配置，如圖2-6所

示。

圖2-6感知測量配置示例

或者，感知信號接收UE從感知信號發送UE獲取感知測量配置，如圖2-7所示。

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圖2-7感知測量配置示例

對于基站發送-基站接收的感知模式，可能需要感知信號發送基站與感知響應接收基站

進行協商以確定感知測量的配置，因為兩者都有資源決定權，一方獨立決定感知資源可能對

另外一方本身的資源使用造成影響。所以對于基站發送-基站接收的感知模式，測量配置的

流程可以包括如下幾種情況：

基站之間直接協商確定感知測量配置，如圖2-8所示。

圖2-8感知測量配置示例

收發基站通過AMF/SF中轉協商，確定最終的感知測量配置，如圖2-9所示.

圖2-9感知測量配置示例

d)非連接態下感知流程

在UE參與的雙基地感知業務過程中，可能通信數據傳輸需求很低，如果UE能支持非

連接態下的感知操作，對UE降低功耗是很有意義的。比如利用基站發UE收的下行感知信

號進行呼吸和入侵檢測，利用UE發基站收的上行感知信號做環境重構等，都需要支持非連

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接態UE進行感知操作。

基于下行信號進行感知時，如果UE支持非連接態感知，對應的感知流程如圖2-10所

示。

圖2-10基于下行信號的UE非連接態感知流程

感知業務觸發后，根據UE上報能力（如支持非連接態下感知信號接收和信號處理），

網絡可配置UE在非連接態下進行感知操作。

如果當前沒有通信數據傳輸需求，UE進入非連接態。基站根據配置進行感知信號的發

送，UE根據配置進行感知信號的接收和數據處理。在UE側，感知操作需要與通信的相關

操作聯合進行，比如同步、paging接收以及測量等操作。

如果感知數據需要上報，一種方式是UE進入連接態，根據網絡配置進行感知數據的上

報，如圖2-10(a)。這種操作對感知數據量和上報方式（如周期性上報，或事件觸發上報）

等沒有特別要求，但UE需要通過隨機接入進入連接態，需要額外的信令，同時時延也較大。

如果感知數據量比較少，另外一種可能的方式是在inactivemode下通過SDT（SmallData

Transmission,Rel-17）進行上報，如圖2-10(b)。

在此過程中如果有通信業務需求，UE需要進入連接態，感知操作需要繼續進行，此時

感知測量配置和感知數據上報需要依據連接態下的配置。

基于UE發基站收的上行信號感知操作同樣也需要考慮UE非連接態下的流程。對應的

感知流程如圖2-11所示。

14/79

圖2-11基于上行信號的UE非連接態感知流程

與基于下行信號的感知類似，感知業務觸發后，根據UE上報能力（如支持非連接態下

感知信號發送），網絡可配置UE在非連接態下進行感知操作。

如果當前沒有通信數據傳輸需求，UE進入非連接態。UE根據配置進行上行感知信號

的發送，如圖2-11(a)。在UE側，需要將感知信號發送和通信相關操作聯合進行處理。基站

則進行感知信號接收和信號處理。另外一種做法如圖2-11(b)所示,在inactivemode，UE可

以通過小數據傳輸（SmallDataTransmission，SDT）進行上行感知信號的發送。

當UE處于idlemode時，接入網沒有UE的信息，如何觸發這些UE參與感知是需要進

一步研究的問題。

2.3測量量定義與感知信息傳輸

2.3.1感知測量量定義

在6G時代，感知技術正成為信息通信領域的關鍵技術之一。相比單基地感知，雙基地

感知在目標探測時對時延、多普勒頻移和角度等基本測量量的計算和定義存在差異。這種差

異源于收發節點間復雜的路徑傳播特性和干擾環境，傳統測量量已難以滿足復雜感知需求。

因此，針對多樣化的感知業務和場景需求，亟需定義符合實際感知要求的測量量，以支撐雙

基地感知的高效實現。

感知信息可能包括多種層級，如下給出一種感知信息層級劃分示例：

-感知結果：目標的距離、速度、位置信息、軌跡等，還可以是呼吸/心跳等生命體征

信息，手勢/動作識別信息，或者是車輛稽查信息，智慧路口和動態地圖等，或者是成像結

果、天氣、空氣質量、形狀、材質、成分等。

-感知初步數據：時延、多普勒、角度、信號強度（功率），也可以是譜信息，包括時

延擴展譜、多普勒譜、微多普勒譜、角度譜，或者是以上至少兩者的組合，例如時延-多普

勒譜，或時延-角度譜，或時延-多普勒-角度譜等。

-感知原始數據：接收信號或者原始信道信息（如接收信號或信道響應的復數結果、幅

度和/或相位、I路/Q路及其相關運算結果）。

3GPPTS38.215中定義了通信系統常用的測量質量指標，包括參考信號接收功率

（ReferenceSignalReceivedPower，RSRP）、參考信號接收質量（ReferenceSignalReceived

Quality，RSRQ）、SINR等[10]。以SINR為例，其定義為特定資源單元上的信號功率除以

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噪聲和干擾功率，當不考慮干擾時，可以用SNR替代SINR，其定義為特定資源單元上的信

號功率除以噪聲功率。在通信系統中，SNR是衡量信號傳輸質量的重要指標，與通信性能

好壞緊密關聯，一般可以認為，SNR越高意味著信號傳輸質量越好，系統誤碼性能越好。

對于通信系統，SNR（或SINR）中的信號功率指經過LOS傳播，以及經過信道中各種反/

散射體關聯的多徑信道傳播的全部接收信號功率之和。對于感知系統，SNR（或SINR）中

的信號功率指經過與感知目標關聯的多徑信道傳播后的接收信號功率，即經過感知目標反射

的接收信號功率。對于不同的感知業務，信號功率的計算存在差異，例如對于車輛、行人或

無人機檢測，信號功率指經過環境中的動態目標反射的接收信號功率，而經過靜態目標反射

的接收信號被視為靜態雜波，對于靜態環境重構或障礙物檢測，信號功率則包含經過靜態目

標反射的接收信號功率。

對于感知SNR（或SINR），首先要定義感知目標相關的信號功率（分子部分）。以上報

點云信息為例，可以是以散射點為單位定義SNR或SINR。分子部分為每個散射點的功率，

同一目標各散射點的信號功率可能不一樣。其次要定義噪聲、干擾和雜波（分母部分）。其

中包含熱噪聲、干擾（通信或其它感知信號）以及動態雜波，它們是通過感知算法無法消除

的部分，可以假設在一定時延、多普勒和角度域范圍內（如感知信號所能觀測的范圍內）分

布相同。由于SNR和SINR主要用于表征統計意義的信號質量，所以噪聲和干擾等可以通

過對無目標、無可消除雜波和干擾區域的功率取平均來計算。需要特別指出的是，對于LOS

徑（雙基地感知中發送節點和接收節點之間的直射徑）和靜態雜波等，通常可以通過感知處

理消除，并不會對感知結果有太大影響（在某種意義上可以看作是“目標”），可以不包含在

分母內。所以在估計SINR時，需要先對LOS徑、干擾和雜波等實行一些消除算法，再統

計平均噪聲和干擾的功率。

圖2-12中給出了感知性能評估結果以及相應的通信SNR和感知SNR的統計結果，仿

真中采用TRP-UE雙基地感知模式，由于UE位置不同，其觀測到的感知目標RCS大小不

同，且經過感知目標反射的傳播路徑損耗不同，因此不同UE的感知性能存在差異。可以看

出，相比于傳統的通信SNR，感知SNR更能夠有效反映出感知性能的好壞。因此，在感知

系統的設計中，建議引入感知SNR、感知SINR等新的信號質量指標，其能夠更加準確地表

征感知信號傳輸質量，可以用于判斷感知測量結果的好壞，還可以作為感知設備選擇/切換，

感知波束管理，或感知資源配置調整等方面的參考指標。

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圖2-12感知精度與SNR統計：定位精度（左），通信SNR（中），感知SNR（右）

更加一般化地，考慮引入SINR-P（Signal-to-Interference-plus-NoiseRatioperPath）的概

念，作為感知系統中重要的性能指標。SINR-P表示任意路徑的信號干擾噪聲比，它能夠通

過綜合考慮真實路徑損耗與干擾情況，反映每條回波路徑的信號質量。在感知任務中，

SINR-P可用于選擇協作節點，從而提升感知精度。例如，在多節點協作感知過程中，節點

A通過寬波束探測目標，目標反射的回波信號被其相鄰節點B、C、D等接收。相鄰節點可

上報第一條遠于直達徑或第一條遠于直達徑且速度非零路徑的SINR-P，供節點A進行比較

分析。最終，節點A選擇SINR-P最高的協作節點（如節點D），以提升目標感知的魯棒性

與準確性。圖2-13展示了這一過程，強調了節點間協作的重要性及SINR-P在實際場景中的

價值。

圖2-13協作節點選擇示意圖

2.3.2感知信息傳輸協議棧

關于感知信息傳輸，其所使用的協議棧，根據不同的感知信息收發節點或者傳輸的感知

信息內容的大小，協議棧有所不同。可以使用基于控制面的協議棧、基于用戶面的協議棧，

或者基于數據面的協議棧。感知信息傳輸的協議棧可能包括多種可能，但是，為了簡化設計，

可以在標準制定過程中明確給出感知信息傳輸的所使用的協議棧，而不需要通過配置或協商

的方式確定協議棧。下面以前述方式1基于控制面傳輸感知信息的方式為例，分別給出UE

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和SF、基站和SF之間可能的協議棧設計。

如果是UE和SF之間傳輸感知信息，其可能的協議棧如圖2-14所示，其中XX代表6G，

7G等版本號。需要說明的是，圖中包含了UE和基站之間的協議棧。對于UE和基站之間

的感知信息傳遞，方式1基于控制面傳輸感知信息時可以使用無線資源控制（RadioResource

Control，RRC）信令傳遞，或者通過數據信道傳遞。

圖2-14UE和SF之間感知信息傳輸協議棧示例

基站和SF之間感知信息傳輸可能采用的協議棧設計如圖2-15所示。

圖2-15基站和SF之間感知信息傳輸協議棧示例

基站之間感知信息傳輸可能采用的協議棧設計如圖2-16所示。

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圖2-16基站之間感知信息傳輸協議棧示例

2.3.3測量結果上報

網絡化通感一體是面向6G的關鍵技術。利用通信/感知信號進行感知可支持目標檢測、

高精度定位、環境重構、成像等新業務，可廣泛應用于室內定位、無人機、智慧車輛、物聯

網等應用場景中，助力于萬物互聯。在現有協議中，存在一些定位方法，即定位管理功能

（LocationManagementFunction，LMF）根據RSRP、時延（差）、角度等測量量確定目標

的位置。但是對于更廣泛的感知業務/感知需求來說，需要更多的測量量，這對測量量上報

順序提出了更高的要求。無論進行獨立感知還是協作感知，在進行目標感知時，都可以獲取

很多感知測量量，如何高效地進行測量量上報是需要關注的問題。

在移動網絡中，SF需要根據網絡需求進行感知。為了解決協作高精度感知中測量量頻

繁交互和資源利用率不高的問題，考慮設計新的感知測量量上報機制。該機制通過定義測量

量優先級排序方案，以及數據壓縮方案，確保收發雙方無歧義理解，保留更重要的交互內容，

并提升資源利用率。

在感知任務中，有多個徑/測量量信息需要上報，SF根據感知節點能力，配置多個徑/

測量量的上報順序，其中上報順序包括配置徑的優先級和測量量的優先級，測量量的優先級

順序和徑的優先級順序可通過網絡配置獲得。由此得到，感知節點需要上報多條徑的多個測

量量。

徑1：測量量1，2，...，P

...

徑M：測量量1，2，...，P

首先討論多個徑多個測量量的排序問題，提出兩種測量量的排序方式。

1）排序方式1：先徑后測量量，即按照每條徑對所有測量量進行依次排序，示意圖如

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圖2-17所示，其中resourceinfo表示一些固定量，Am、Bm、Cm分別表示第m條徑不同的

測量量。

圖2-17排序方式1

2）排序方式2：先測量量后徑，即按照每個測量量對所有徑進行依次排序，示意圖如

圖2-18所示。Am、Bm、...Xm分別表示第m條徑不同的測量量。

圖2-18排序方式2

在實際網絡環境中，可能存在感知上報資源不充足的問題，則需要考慮徑的優先級和或

測量量的優先級。考慮優先級情況，將測量量上報內容分為Sensing-1和Sensing-2。其中

Sensing-1大小固定，包含resourceinfo和重要測量量，如果沒有占滿則對應比特置為0。

Sensing-2包括其他優先級較低的測量量。

1）將優先級較高的前m個徑的所有測量量排在前面，即Sensing-1；

2）將M個徑的優先級較高的前p個測量量排在前面，即Sensing-1；

3）將優先級較高的前m個徑且優先級較高的前p個測量量排在前面，即Sensing-1；

此外，對于感知測量量的上報問題，提出一種數據壓縮方案，如圖2-19所示。第一條

徑進行所有測量量的上報，后面對于任意一條徑的測量量，都與前一條徑的測量量做差，若

當前需求下需要的測量量差值都在某個范圍內，則上報當前徑的測量量時只需上報與前一條

徑的測量量差值。

圖2-19數據壓縮示意圖

通過配置感知測量量上報規則，實現了在協作高精度感知中高效、準確地傳輸感知數據，

不僅確保雙方對測量量組合無歧義的理解，還能夠優先傳輸更重要的感知數據。

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3雙基地感知關鍵技術

3.1信號設計

3.1.1序列設計

現有通信系統所采用的正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，

OFDM）波形的峰值平均功率比（PeaktoAveragePowerRatio，PAPR）較高，需要對功率放

大器進行功率回退才能使功率放大器工作于線性區域，導致發送功率降低，直接影響感知回

波信號強度，不易被檢測。因此，若基于OFDM波形進行通信感知一體化系統設計，需盡

可能采取低峰均比序列作為感知序列，減少功率回退，增大發射功率，提升回波信號強度。

現有通信系統中的參考信號所使用的基礎序列主要有Zadoff-Chu（ZC）序列、最長線

性反饋移位寄存器（m）序列以及Gold序列。其中，ZC序列具有恒幅特性，且ZC序列的

離散傅里葉變換仍然是一種ZC序列，因此，ZC序列的峰均功率比PAPR較低。ZC序列具

有良好的自相關特性和互相關特性，ZC序列與其循環移位后的序列的相關值為零，不同根

序列之間的循環互相關很低。而且，ZC序列具有較高的多普勒容忍能力，即具有較好的抗

頻偏特性，對于高速目標反射的高多普勒頻移回波信號也有較好的檢測性能。例如，5GNR

通信系統中的上行探測參考信號（SRS）使用的基礎序列為ZC序列。

另一種常用的序列是Gold序列，它是一種偽隨機序列，是5GNR通信系統中使用最多

的一種參考信號序列。通過對兩個m序列進行模2加得到Gold序列，然后再對Gold序列

進行2-bit的QPSK調制，變成復數信號序列。例如，CSI-RS（ChannelState

Information-ReferenceSignal），DMRS（DemodulationReferenceSignal）和PRS（Positioning

ReferenceSignal）等參考信號的基礎序列都是Gold序列。Gold序列也具有良好的自相關特

性和互相關特性，以及較好的抗頻偏特性，并且支持的序列個數多，但其峰均功率比PAPR

相對較高。Gold序列和ZC序列均可作為感知信號候選序列。

通信系統中通常逐個OFDM符號去生成和映射序列，很少考慮不同符號之間序列的關

聯性，因此存在時域維度序列隨機性不足的問題，對于采用時、頻域二維聯合處理的感知系

統，不同符號時域維度序列相關特性較差。考慮對不同符號序列進行時域維度加擾或隨機化

的方式，可以優化其時域維度序列特性，降低互相關峰值[11]。假設每個感知相干處理時間

內包含M個OFDM符號，每個符號承載長度為N的參考信號序列

，通過隨機生成的系數??=

對?不?0同,符??號1承,?載,的??參?考?信1號序,0列≤進?行≤隨?機?化1處理得到??,0≤?≤??1

。新的信號由于是對不同符號承載的?參?,考?信=號?序?列?進?行??整體,隨0機≤化?處≤

?理，?其1,頻0域≤維?度≤序?列?特1性沒有改變，但時域維度序列特性得到了改善。以5GNR中CSI-RS

信號Gold序列和SRS信號ZC序列（開啟組跳）的生成方式為基線，與進行時域隨機化處

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理后的序列的互相關特性對比如圖3-1所示。可以看出，優化后的信號時域互關特性得到了

明顯改善。

圖3-1序列優化前后互相關性能對比

進一步通過系統仿真對優化前后序列的感知性能進行對比評估，仿真中建模了來自鄰區

的干擾。其中ZC序列進一步考慮不進行組跳和序列跳，進行組跳或序列跳的不同配置，仿

真結果如圖3-2所示。可以看出，不論是Gold序列還是ZC序列，相比于5GNR現有的序

列生成方式，對序列進行時域維度優化后目標定位性能得到了顯著提升。

圖3-2序列優化前后定位性能對比

不同于通信系統，感知系統中，感知發送節點發送信號經目標物體反射后到達接收節點

處的回波信號非常弱，時域功率不均衡容易導致微弱信號的失真，從而影響感知性能。因此，

針對感知參考信號，更希望能使用具有恒幅特性，時域功率均衡的序列。雖然ZC序列具有

恒幅特性，但以ZC序列為基序列生成的實際使用的參考信號序列可能不再具有恒幅特性。

以SRS為例，使實際使用的SRS序列長度會大于ZC根序列長度，且存在相位循環

移位項，使得實際的SRS序列不再?具??有恒幅特性，如圖3-3?所?示?。

????

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圖3-3SRS序列無恒幅特性示意圖

一種處理方法是對不再具有恒幅特性的序列做DFT變換后再使用，使得實際使用的參

考信號序列又具有恒幅特性，如圖3-4所示。

圖3-4增加DFT變換后具有恒幅特性示意圖

目前5G通信系統使用的ZC序列生成方式為，

π???+1

，對于SRS，根序列號的計算方式為??=exp?j???，?=

0,1,2,?,?。??其?中1，是組號，?是=組?