2024年5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告.pdf

通信与感知融合是ITU确认的未来通信技术重要演进方向之一，为通信网络提供新的基础能力，助力智慧低空、智慧交通、智慧生活、智慧网络等典型场景。通信感知空口技术研究是通感技术产业应用的重要前提。本研究报告分析了5G-Advanced通感场景分别适用的感知模式。面对感知应用的差异化需求，本报告对无线接入网的通感协议架构进行了梳理，并归纳了六种基本感知模式和主要接口之间的映射关系，进一步地梳理了主要网络接口涉及的基本流程，然后，对物理层的关键技术（波形、帧结构、多天线、非理想因素等）进行分析并提出潜在解决方案。最后，展望通感融合空口技术后续研究方向。通过通感融合无线空口技术的研究，为通感融合技术标准化以及产业推进提供支持和参考。研究报告要点目录目录 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告概述通感融合场景感知模式需求通感融合无线架构与协议栈通感融合无线基本流程设计通感融合物理层关键技术其他通感融合技术总结和展望参考文献附录主要贡献单位P1P4P6P8P26P71P77P78P81P841I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告概述1.1 通感业界进展和发展趋势从第一代模拟通信到万物互联的第五代移动通信系统，移动通信不仅深刻地变革了人们的生活方式，更成为社会数字化和信息化水平加速提升的新引擎。中国5G网络建设快速推进，截至2023年11月末，5G基站总数达328.2万个，中国的5G建设已经从网络建设步入应用创新的新阶段。5G技术将进一步的和各种新技术深度融合，进一步地推动整个社会的数字化和智能化转型。随着不断涌现的新业务、新需求，移动通信网络在提供越来越强大的通信能力的同时，也将扩展更多的基础能力来支持这些新业务、新需求。其中，感知能力就是其中一个重要的潜在方向。将通信和感知进行一体化设计，相比两个独立系统可带来降低成本，降低功耗、优化资源利用等优势。通信感知融合通过信号联合设计和/或硬件共享等手段，实现通信、感知功能统一设计。其中通信感知融合中的感知可理解为一种基于移动通信系统的无线感知技术。移动通信系统通过对目标区域或物体发射无线信号，并对接收的无线信号进行分析得到相应的感知测量数据。此外，移动通信系统还可对其他感知技术（比如摄像头、雷达等）的感知测量数据进行汇聚和分析，联合提供感知服务。在5G系统中，随着大带宽、毫米波、大规模MIMO技术的引入，5G系统已经拥有了感知潜力。但在目前的移动通信领域，通信感知融合还处于初期阶段。在5G-Advanced（以下简称5G-A）中探索增强感知功能，特别是对空口改动较小，网络能力适当增强的方案，有助于感知在5G网络进行应用。2021年7月国内厂商在IMT-2020（5G）推进组联合成立通信感知融合任务组（简称5G通感任务组），致力于推动基于5G技术的通感应用场景及需求、网络架构、仿真评估方法、空口技术方案研究以及原型验证等工作。2022年7月底，IMT-2020（5G）推进组发布了5G-Advanced通感融合场景需求研究报告1，有助于增强业界对感知场景和需求的了解。首份包含5G通感网络架构设计的5G-Advanced通感融合网络架构研究报告在2022年11月深圳举办的5G大会发布2。2023年6月发布5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告，汇聚了业界最新5G通感信道模型建模方法和仿真评估结果3。同时，5G通感任务组也在积极推进5G-A原型样机的试验验证工作。2022年2月，国际标准组织3GPP的SA1立项研究课题Study on Integrated Sensing and Communication，标志着通感融合正式进入标准化阶段4。该课题已在2023年8月结项，对应的TS已于2023年12月完成。该研究课题会牵引3GPP RAN和SA2的R19通感立项工作。目前，3GPP RAN R19已立项开展针对检测、跟踪类场景的通感信道建模研究工作，为后续方案评估和标准化提供研究基础。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告2 基站自发自收（或gNB自发自收）。基站发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，基站接收测量反射/散射波。2022年6月，CCSA TC5 WG9立项研究课题5G通信感知融合系统研究，基于3GPP SA1 R19的应用场景，展开架构和空口技术的研究，并于2023年11月底结项。本研究报告面向5G-A阶段通信感知融合，研究当前5G通信网络使能感知功能在无线空口设计的面临的关键问题，包括通感无线架构、感知基本流程、物理层感知信号设计、感知帧结构、感知资源分配、多天线技术、非理想因素抑制与消除等关键技术。研究成果一方面希望可进一步推动5G-A通感融合的标准化研究、原型样机的研发测试以及产业化进程，另一方面也希望为后续6G通感一体化无线空口设计提供重要参考。1.2 无线感知模式分类根据5G-Advanced通感融合场景需求研究报告梳理1，根据参加感知的设备和感知收发是否是同一设备（基站gNB或终端UE），无线空口涉及的基本感知模式存在6种形式，如图1-1所示。其中，感知网络功能对应IMT-2020（5G）推进组发布的研究报告5G-Advanced通感融合网络架构研究报告中的SF（Sensing Function）。图1-1 无线感知模式示意图3I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告 基站 A发B收（或gNB A发B收）。基站A发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，基站B接收测量反射/散射波。终端发基站收（或UE发gNB收）。终端发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，基站接收测量反射/散射波。基站发终端收（或gNB发UE收）。基站发送感知信号，感知信号经过被测物体反射后，终端接收测量反射/散射波。终端自发自收（或UE自发自收）。终端发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，终端接收测量反射/散射波。终端 A发B收（或UE A发B收）。终端A发送感知信号，感知信号经过环境或环境中物体后，终端B接收测量反射/散射波。接收测量反射/散射波设备对反射/散射波提取被测物体或环境特征，以获取针对感知目标或环境的测量数据。本研究报告梳理上述6种基本感知模式涉及的关键技术以及和核心网逻辑功能的接口。需要明确的是，在实际的感知业务过程中，为完成对感知目标的感知，可能需要多个感知设备参与感知过程。比如：当SF触发感知过程时，SF通知三个感知设备参与感知，相应的每个感知设备参与的感知模式也可能相同、也可能不同；感知模式之间使用的感知资源，可是经过协议确保资源相互正交，称非共享资源方式，也可是配置相同的感知资源，称为共享资源方式。上述过程依赖于SF的配置。当模式间的感知资源分配采用非共享资源方式，其感知的基本流程（第四章感知无线基本流程），是相互独立的过程，并独立地执行感知信号的发送和接收过程，同时SF或者gNB在配置上需要保证感知资源相互正交，以免产生不必要的干扰。对于模式间的感知资源分配方式采用共享资源方式时，其感知的基本流程（第四章感知无线基本流程）可使用一个流程完成，使用一套测量配置参数，并在确定相关配置参数时需要考虑不同接收节点的关联性。建议在性能评估、标准设计和业务实现过程中，考虑如下因素：性能评估时，不同感知节点之间的空间一致性的特殊要求。基本流程设计时，接口参数项考虑兼容共享资源方式。感知资源分配时，考虑共享资源下不同接收节点的特殊性。SF 选择共享资源或非共享资源方式时，考虑参加感知节点的能力和资源开销。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告41 智慧交通场景智慧交通场景中典型的通感融合应用包括高精地图构建、道路监管和高铁周界入侵检测。针对高清地图构建应用，一方面，利用通信感知融合基站或者多站协同可实现对道路环境的感知，即针对区域的感知，利用基站的高视角，扩大感知范围，弥补车载传感器在恶劣环境下的感知缺陷和遮挡盲区，有效实现宏观道路匹配、车辆自定位和全局环境感知，为自动驾驶汽车安全运行提供超视距辅助。另一方面，高清地图构建可包含端侧实时环境感知信息的测量反馈，并同时用于ADAS（Advanced Driving Assistance System,高级驾驶辅助系统）以提高驾驶的舒适性和安全性。因此，基站自发自收、基站A发B收、终端自发自收模式、终端A发B收可应用于高清地图构建应用。针对道路监管和高铁周界入侵检测应用，利用基站的高视角或者多站协同可扩大感知范围，实现全方位、全天候、不间断地感知并将感知信息上传至处理中心。因此，终端自发自收和基站 A发B收可应用于道路监管和高铁周界入侵检测应用。2 智慧低空场景智慧低空场景中典型的通感融合应用包括无人机监管和避障、飞行入侵检测和飞行路径管理，一方面通过基站感知识别无人机“黑飞”或入侵。另一方面，利用基站的高视角或者多站协同扩大感知范围，以对无人机提供避障和路径指示。此外，对于避障和路径管理，无人机可具备通信能力的设备，可利用基站自发自收或基站A发B收进行感知。因此，基站自发自收和基站A发B收可应用于智慧低空场景。3 智慧生活场景智慧生活场景中典型的通感融合应用包括呼吸监测、入侵检测、手势/姿态识别、健身监测和天气监测。其中呼吸监测、入侵检测、手势/姿态识别和健身监测主要应用于局域感知场景，可通过基站发终端收、终端发基站收、终端自发自收模式和终端A发B收将有效提升感知性能和效率。天气监测则主要基于室外基站感知进行空气湿度、雨量等天气表征因子的测量，可通过基站自发自收或基站A发B收进行感知。通感融合场景感知模式需求5I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告表2-1 应用场景和感知模式的映射关系注1：这里列举的是网络初步部署，各个场景优先考虑的方案。随着技术演进，各个场景可能结合更多的基本模式进行实现。注2：飞行路径管理还涉及基站发终端收，终端发基站收模式。4 智慧网络场景智慧网络场景中典型的通感融合应用包括基站和终端波束管理、信道估计增强、基站和终端节能、基站资源调度与优化。智慧网络场景可借助于上行或下行信号的感知信息辅助提升通信系统性能，因此基站发终端收和终端发基站收更适用于智慧网络场景。5 小结结合上面的分析，对上述场景分析汇总如表2-1所示：I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告6图3-1 RAN通感架构3.1 通感无线架构考虑到不同感知场景的需求，5G-Advanced通感融合网络架构研究报告中提出紧耦合和松耦合两种类型感知架构，其中紧耦合架构包括控制面和用户面（C-U）不分离架构和C-U分离架构2。对应地，RAN通感架构如图3-1所示。其中，SF为逻辑网元，适用于紧耦合或松耦合，且其可位于5GC/gNB或其他位置。另外，在本技术报告中，将SF作为一个整体进行相关技术和流程的描述，并不对SF-C和SF-U做相关区分。在该架构中，考虑到RAN的CU-DU分离和CU-DU不分离的场景。对于CU-DU分离的架构，gNB-CU承担感知控制信令的传递，而gNB-DU作为感知单元，负责具体感知功能，感知测量数据通过CU发送到SF。3.2 通感协议栈在5G-Advanced通感融合网络架构研究报告中，上述通感无线架构可对应于报告中的“紧耦合架构的控制面协议栈”和“紧耦合架构的用户面协议栈”。其中，紧耦合架构的控制面和用户面协议栈又包括RAN与SF/SF-C之间的协议栈，和UE与SF/SF-C之间的协议栈2。此外，感知过程中可能需要UE和gNB的交互，对于信令层面的交互，可参考现有的NR控制面协议，如图3-2所示。UE和gNB之间的感知资源配置在接入层可完全复用现有的控制面协议栈。SF和UE之间可以通过NAS消息进行。通感融合无线架构与协议栈7I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告图3-2 gNB-UE交互的控制面协议栈图3-3 gNB-UE交互的用户面协议栈考虑到，UE作为感知设备可获取感知测量数据，若UE是感知需求方则UE在本地进行计算且无需上报给网络侧，否则UE需要将感知测量数据通过gNB上报给SF。此时，UE的感知测量数据可能通过用户面上报给SF，相关协议栈可复用现有的NR用户面协议栈，如图3-3所示。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告8图4-1 感知流程示意图通感融合无线基本流程设计其中，gNB自发自收模式和gNB A发gNB B收模式均通过网络侧进行的感知，可只需SF与gNB之间的交互。gNB发UE收模式和UE发gNB收模式需要网络侧和终端侧进行协作的感知，需要SF与gNB、SF和UE，gNB与UE间的交互。对于UE自发自收模式和UE A发B收模式，虽然感知流程不需要基站的参与，但是考虑到所有的感知资源属于空口资源，应由基站负责管理和分配，且UE需要上报其感知能力，所以四种交互方式在这两种感知模式中均存在。需要说明的是，在有 UE参与的感知模式中，假设SF与UE之间通过非接入层信令交互，交互的过程对基站透明，从而避免SF、gNB、UE三级节点交互带来的复杂性。4.1 通感基本模式和基本流程的映射关系感知信令交互可根据参与感知的网元的不同，分为如下四种方式：SF和gNB信令交互、SF和UE信令交互、gNB和UE信令交互、UE和UE信令交互。不同感知模式与三种网元（SF,gNB,UE）间交互的需求关系汇总如表4-1所示：表4-1 不同感知模式与网元间交互的需求关系9I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告对于六种感知模式而言，虽然涉及的网元交互可能各不相同，但是感知流程基本相同，一般分为三个步骤：感知能力上报感知测量配置感知测量上报。如图4-1所示，感知能力上报通常作为感知流程中的第一个步骤，其作用是上报UE/gNB支持的感知模式以及与感知信号处理相关的能力，从而帮助SF/gNB（在没有网络参与的UE A发B收模式中为感知管理终端）确定使用合适的感知模式以及感知资源。感知测量配置作为感知流程中的第二个步骤，其目的在于UE/gNB收到SF发送的感知需求之后，可根据感知需求确定感知资源的分配，因此该流程在上述四种交互方式中均有体现。在空口资源相关的感知测量配置流程中，gNB作为必须要参与的网元负责空口资源的分配，因此该流程存在于SF和gNB以及gNB和UE的交互过程中。而非空口资源相关的感知配置可能由SF和UE直接交互。感知测量上报是感知流程中的最后一个步骤，其目的在于将收集到的感知测量数据上报给SF或者感知管理终端，在不同的感知模式中上报的网元可是UE/gNB。因此，感知基本流程对应于在不同的感知模式中应用于不同的网元交互流程中，如表4-2所示。表4-2 不同感知模式、基本流程与网元间交互的需求关系在下面的章节中，将会对相关网元间流程的细节进行详细介绍。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告10SF获得gNB的感知能力、UE的感知能力并结合AF的业务需求来选择感知模式、选择合适的gNB等。在gNB自发自收模式、gNB A发B收模式、UE发gNB收模式、gNB发UE收模式都需要gNB上报感知能力。感知测量配置既包括空口资源相关的配置，也包括非资源相关的配置。其中空口资源相关的配置包括测量信号的配置，即信号的时频资源配置信息。由于基站负责空口资源调度，因此UE空口资源相关的配置由基站负责。而非资源相关的配置主要是感知流程相关的配置，包括感知模式选择、收发角色确定、上报模式等配置信息，可由SF根据感知服务需求决定并发送给基站或终端。SF向gNB发送感知测量配置，用于gNB的感知测量。在gNB自发自收模式、gNB A发B收模式、gNB发UE收模式、UE发gNB收、UE自发自收（覆盖范围内）、UE A发B收（覆盖范围内）需要SF向gNB发送非空口资源的感知测量配置。而在UE发gNB收模式，网络参与的UE自发自收以及UE A发B收模式，SF需要为gNB提供用于资源配置的信息（比如QoS），gNB需要向SF上报gNB给UE指示的空口的测量配置。gNB向SF进行感知测量上报，是指gNB获得的3GPP感知测量数据上报给SF。对于gNB自发自收模式、gNB A发B收模式、UE发gNB收模式三种模式，gNB对无线信号进行处理获得3GPP感知测量数4.2 SF和gNB间感知基本流程和信令在SF和gNB交互的基本流程中，大致包括三个流程：感知能力上报流程、感知测量配置流程和感知测量上报流程，如图4-2所示。图4-2 gNB和SF交互的基本流程11I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告图4-3 gNB主动上报感知能力示意图据，并将3GPP感知测量数据上报给SF。而对于UE自发自收、UEA发B收以及gNB发UE收的场景，gNB仅负责管理和分配空口资源，并不作为感知节点进行相关感知信号的接收和汇聚，3GPP感知测量数据的传输对于gNB是透明的。4.2.1 感知能力上报4.2.1 感知能力上报感知能力上报流程的主要目的是让SF掌握gNB的感知能力，以便于SF决定感知节点gNB 以及相关的配置。基站的感知能力可能包括如下内容：支持的感知模式，如gNB自发自收模式，gNB A发B收模式、UE发gNB收模式、gNB发UE收模式、UE 自发自收（覆盖范围内）、UE A发B收（覆盖范围内）；gNB自发自收模式中的“发”和“收”的能力；gNB A发B收模式中的“发”和“收”的能力；UE发gNB收模式中的gNB“收”的能力；gNB发UE收模式中的gNB“发”的能力；UE 自发自收（覆盖范围内）、UE A发B收（覆盖范围内）中的资源配置能力；每种支持的感知模式下的感知精度，例如，感知距离、距离分辨率、感知的速度、速度分辨率、感知角度、角度分辨率、感知时延等。4.2.1.1 gNB主动能力上报4.2.1.1 gNB主动能力上报在gNB主动感知能力上报过程中，gNB可周期性地向SF发送感知能力上报消息，此消息中可包括gNB不同带宽配置下支持的感知距离精度、感知距离分辨率、感知速度精度、感知速度分辨率以及感知时延等能力信息，其流程示意如图4-3所示。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告124.2.1.2 SF请求gNB能力上报4.2.1.2 SF请求gNB能力上报在 SF请求感知能力上报过程中，SF从AF或UE获知感知需求后，需要寻找符合感知需求或者可执行相关感知功能的gNB或UE。因此，SF可先向gNB发送感知能力请求消息，此消息中包括gNB的能力特征列表（例如，支持的感知模式、感知精度等）。gNB收到感知能力请求消息后，gNB可根据能力列表向SF发送感知能力上报消息，消息中包含的内容就是与能力特征列表所对应的gNB感知能力信息，其流程示意如图4-4所示。图4-4 SF请求gNB感知能力示意图SF根据gNB的感知能力、UE的感知能力，感知需求等信息来选择感知方式、感知参与的基站或UE。一旦选择gNB作为感知信号发送网元后，SF可确定应该发送的感知测量配置参数等信息。4.2.2 感知测量配置4.2.2 感知测量配置感知测量配置流程的目的是在确定gNB 感知能力之后，SF可选择合适的感知方式和感知方法执行AF/UE 要求的感知业务，也就是SF向gNB发送所选感知方法的相关感知测量配置。在该测量配置中，SF可能提供如下信息给gNB：感知模式：gNB自发自收、gNB A 发B收、gNB发UE收、UE发gNB收、UE自发自收（覆盖范围内）和 UE A发B收（覆盖范围内）；协作设备信息：SF除了向gNB 提供相应的感知模式信息，还需要提供相应的执行感知任务的UE信息或gNB信息；在对应感知模式下的角色“收”、“发”、“收&发”；13I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告 感知的QoS需求，如感知精度要求、时延要求等；感知测量数据上报模式，如周期性上报、事件上报、事件触发的周期性上报等（对于需要接收感知信号的gNB）；gNB发送测量信号的配置，根据感知模式比如gNB自发自收、gNB A发B收和gNB发UE收，推荐gNB发送测量信号的配置；gNB接收测量信号的配置，针对gNB A发B收模式，需要指示gNB作为“收”角色的测量配置。4.2.3 感知测量上报4.2.3 感知测量上报感知测量上报流程目的是在gNB完成感知方法配置后，进行相应的测量，并且将感知测量数据进行上报。不同感知模式下所需要的感知测量数据可能不同，但是总体而言，感知测量数据可能包括多种层级，如下给出一种感知信息层级划分示例，不排除其他层级的划分：感知结果：目标的距离、速度等，甚至比如车辆稽查信息、智慧路口和动态地图等。感知中间数据：感知测量生成的点云信息等。感知初步数据：时延扩展谱、多普勒谱、微多普勒谱、角度谱、信号强度谱等信息。上述谱信息包含了多条径或多种运动模式的信息，每一条径或每一个运动模式可通过独立的谱线或参数反映。感知原始数据：接收信号或者原始信道信息（如接收信号或信道响应的复数结果、幅度和/或相位、I路/Q路及其相关运算结果）。感知测量上报可分为gNB主动感知测量上报和SF请求感知测量上报。在gNB主动上报的模式下，gNB在满足配置的阈值的情况下进行上报。4.3 SF和UE间感知基本流程和信令当终端在有网络覆盖场景的时候，终端的感知行为可受到网络的管控。此时，UE和SF基本流程和信令同样适用于支持终端感知模式（即UE A发B收、UE自发自收）。另外，gNB发UE收模式和UE发gNB收模式也需要SF和UE之间的交互。SF和UE的交互流程中所涉及的感知基本流程包括感知能力上报，感知测量配置和感知测量上报。4.3.1 感知能力上报4.3.1 感知能力上报感知能力上报流程的主要目的是让SF感知UE的感知能力，以便于SF决定感知节点UE以及相关的配置。UE的感知能力可能包括如下内容：支持的感知模式：I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告14-UE自发自收模式中UE的“发”和“收”的能力；-UE A发UE B收模式中UE的“发”和“收”的能力；-gNB发UE收模式中的UE的“收”的能力；-UE发gNB收模式中的UE的“发”的能力；支持的终端角色：感知发送终端、感知接收终端、感知管理终端；每种支持的感知模式下的感知精度：感知距离、距离分辨率、感知的速度、速度分辨率、感知角度、角度分辨率、感知时延等。UE和SF之间感知能力上报流程与SF和gNB中的流程相似，不同之处在于上报的能力信息内容以及粒度。SF和gNB基本流程中上报gNB的感知能力信息范围更大（RAN级别），主要用于大范围V2X应用、智慧工厂、气象监测等场景，例如路口环境感知中感知车流变化，所需的感知能力包括实时构建全局动态地图以辅助自动驾驶和车辆轨迹跟踪等应用。而SF和UE基本流程中上报UE的感知能力信息范围较小（UE级别），主要用于小范围智慧工厂、人体姿势识别、AR等应用场景，例如在智慧生活场景中对人体进行异常行为检测，所需的感知能力包括快速识别微小动作变化引起的信号变化，例如摔倒或久坐不动等。感知能力上报可分为UE主动上报和SF请求上报。具体流程与4.2节类似，在此不再赘述。4.3.2 感知测量配置4.3.2 感知测量配置在有UE参与的感知模式中SF 需要为参与感知的UE提供一些非资源相关的感知测量 配置，如感知模式、收发角色、上报模式等。此外，在gNB发UE收模式中，可能存在多个gNB给一个UE发感知信号的情况，此时SF需要与多个gNB协调以获得UE接收感知测量信号的配置，并将该配置发给UE；在网络参与的UE A发B收模式中，参与感知的UE可能由不同的gNB服务。因此，SF可能会与多个gNB交互以协调UE的资源相关的配置。其中，SF给UE提供的感知测量配置主要包括如下信息：感知模式：gNB发UE收、UE发gNB收、UE自发自收、UE A发B收；在对应感知模式下的角色：“收”、“发”、“收&发”；感知结果上报模式，如周期性上报、事件上报、事件触发的周期性上报等（对于需要 接收感知信号的UE）；4.3.3 感知测量上报4.3.3 感知测量上报感知测量上报流程目的是在UE完成感知方法配置后，进行相应的测量，并且将感知测量数据进行15I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告上报。不同感知模式下所需要的感知测量数据可能不同，但是总体而言，感知测量数据可能包括多种层级，如下给出一种感知信息层级划分示例，不排除其他层级的划分：感知结果：目标的距离、速度等，甚至比如车辆稽查信息，智慧路口和动态地图等。感知中间数据：感知测量生成的点云信息等。感知初步数据：时延扩展谱、多普勒谱、微多普勒谱、角度谱、信号强度谱等信息。上述谱信息包含了多条径或多种运动模式的信息，每一条径或每一个运动模式可通过独立的谱线或参数反映。感知原始数据：接收信号或者原始信道信息（如接收信号或信道响应的复数结果，幅度和/或相位，I路/Q路及其相关运算结果）。受限于UE计算能力以及UE的感知范围，UE的感知测量数据可能范围更小和粒度更大。例如，在感知结果中，UE感知的动态地图为局部信息，无法形成全局地图。另外，考虑到上报感知原始数据所需要上传的数据量较大，消耗网络资源较多，并且对终端的能耗不友好，需要进一步研究对应数据传输优化机制。感知测量上报可分为UE初始化的感知测量上报和SF初始化的感知测量上报。具体流程SF和gNB的流程类似，在此不再赘述。在UE主动上报的模式下，UE在满足配置的阈值的情况下进行上报。4.4 gNB和UE间感知基本流程和信令如图4-1及表4-2所示，UE发gNB收、gNB发UE收、UE自发自收、UE A发B收四种感知模式涉及到gNB和UE之间的基本流程。考虑到所有的感知资源都属于空口资源，由gNB负责管理和分配。对于UE发gNB收和gNB发UE收感知模式，gNB需要为UE配置感知信号的发送资源/接收资源，为了更有效地进行资源配置，gNB需要知道UE的感知能力，所以涉及到gNB和UE之间的交互主要是感知能力上报和感知测量配置流程。对于UE A自发自收感知模式，以及UE A发B收感知模式，在有网络覆盖场景下，终端用于发送的传输资源也受gNB管控，即由gNB调度感知发送终端用于执行感知参考信号发送的传输资源。同时基站也需要知道UE的感知能力以便于更有效地配置资源，所以这两种模式也涉及UE能力上报和感知测量配置流程。为了更方便地理解不同感知模式在空口的能力上报及感知流程配置流程，表4-3对其进行了汇总。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告164.4.1 感知能力上报4.4.1 感知能力上报本节中的感知能力上报流程的目的是让gNB确定UE的感知能力，从而gNB可确定对应的感知配置。UE的感知能力可分为感知相关的能力与UE的无线能力。UE感知能力包括以下内容：支持的感知测量数据，例如测量离开角/到达角、时延；支持计算感知测量数据，例如目标的距离、速度、角度；接收感知信号的处理能力，例如可同时感知的最大目标数量、可感知的最大距离；感知目标的识别能力或可感知的目标类型，例如只支持感知特定目标类型；支持的感知精度。UE无线能力包括以下内容：支持收/发信号的带宽、处理能力等；支持的波束扫描功能等。4.4.2 感知测量配置4.4.2 感知测量配置4.4.2.1 UE发gNB收中的感知测量配置4.4.2.1 UE发gNB收中的感知测量配置在UE发感知测量配置过程中，gNB需要根据UE上报的感知能力，向UE发送上行感知测量资源配置信息用于UE发送感知信号，gNB则测量该上行信号并获取感知测量数据。本节所述的感知测量配置，需要支持UE和gNB之间的感知参考信号发送配置、激活、去激活的基本流程，如图4-5所示。下面对感知能力上报流程和感知测量配置流程进行展开介绍。表4-3 不同感知模式对gNB和UE间交互的需求关系17I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告gNB基于SF的感知信号信息请求，决定UE的感知参考信号传输资源，并将感知参考信号发送配置发送给UE。考虑到感知参考信号可能需要周期、非周期、半持续等不同时域传输特性，还需要考虑感知参考信号的激活与去激活等信令。例如，对于半持续的感知参考信号，gNB基于SF的感知业务激活/去激活请求，向UE发送感知参考信号激活/去激活MAC CE；对于非周期的感知参考信号，gNB向UE通过DCI触发感知参考信号的传输。从而UE可根据gNB发送的激活/去激活命令，确定发送或停止发送上行感知信号。此外，在UE发gNB收感知模式的测量场景中，还需要考虑以下因素：gNB根据感知测量需求可同时触发单个或多个终端发送上行感知信号进行上行感知测量。感知测量资源与现有上行通信资源（例如终端上行数据信道、上行参考信号如SRS）之间的复用关系。对于UE发gNB收感知测量配置中所使用的感知信号，主要包括以下三种配置方式：1）基于现有上行参考信号（SRS）配置用于感知现有协议支持多个SRS资源集配置，并基于DCI触发非周期SRS传输、MAC CE激活/去激活半持续SRS传输、RRC配置周期性SRS传输。基于感知需求增强现有SRS资源配置，例如增强SRS配置周期、多时隙的SRS重复传输等。2）基于新的上行参考信号配置用于感知面向新的感知性能需求设计新的上行感知参考信号。新的上行感知参考信号考虑具有周期性、半图4-5 感知参考信号发送配置、激活、去激活I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告18持续、非周期性，重复传输（时隙内、时隙间）、多波束特性。参考SRS资源配置，配置用途指示为感知测量的上行感知参考信号资源集。新参考信号资源可与SRS资源位置复用，处理与SRS资源之间的优先级。3）基于上行数据信道用于感知现有上行数据信道基于基站的波束指示采用对应的波束进行上行数据发送。引入感知用途之后，波束指示不一定对应最佳上行通信波束，可对应同时满足感知和通信需求的上行通信波束。对于上行多次重复传输，基站可指示不同传输采用不同波束。该方案可扩展到多个TRP传输，基站指示多个TRP上对应上行多次重复传输的波束指示，同时满足感知和通信需求。此外，UE发gNB收感知测量资源配置还需考虑UE的连接状态，除了RRC连接态的终端之外，考虑RRC空闲和RRC非激活态下UE的上行感知信号传输，以满足一定区域中环境感知测量需求。4.4.2.2 gNB发UE收中的感知测量配置4.4.2.2 gNB发UE收中的感知测量配置在gNB发UE收感知测量配置过程中。首先，gNB向UE发送相关的下行感知测量配置信息，然后gNB向UE发送下行感知信号。UE根据该信息进行感知测量，并将感知测量数据进行上报。本节所述gNB感知测量配置需要考虑以下因素：gNB根据感知测量需求可同时触发单个UE或者多个UE基于下行感知信号进行下行感知测量。感知测量资源与现有下行通信资源（包括SSB、下行数据信道、下行参考信号 如CSI-RS）之间的复用关系。对于gNB发UE收感知测量配置中所使用的感知信号，主要包括以下三种配置方式：1）基于现有下行参考信号（CSI-RS）配置用于感知UE向gNB反馈的主要是CSI信息，可考虑复用现有的CSI-RS资源，根据感知需求增强复用CSI-RS的配置，例如增强配置周期、增强CSI-RS占用符号和子载波配置。2）基于新的下行参考信号配置用于感知可参考定位参考信号（PRS）的配置方法，高层配置感知触发状态、感知上报设置、感知资源配置以及感知资源集合。3）基于下行数据信道用于感知对于基于下行数据信道的感知测量反馈，现有下行数据基于gNB的波束指示（TCI状态）采用对应的波束进行下行数据发送或者接收。引入感知用途之后，gNB指示TCI状态不一定对应最佳下行通信波束，可对应同时满足感知和通信需求的下行通信波束。对于下行重复传输，gNB可指示不同传输采用不同波束。该方案可扩展到多个TRP传输，gNB指示多个TRP上对应下行多次重复传输的波束指示，同19I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告时满足感知和通信需求。4.4.2.3 UE自发自收和UE A发B收中的感知测量配置4.4.2.3 UE自发自收和UE A发B收中的感知测量配置虽然在UE自发自收模式和UE A发B收中gNB既不发送感知信号也不接收感知信号，但是gNB需要为UE所需的感知资源，其可分为小区级和UE级感知测量资源配置。小区级感知测量资源配置，即配置一定专用资源用于UE进行自发自收或A发B收测量。该小区级感知测量资源配置信息可进一步包含在系统信息中发送给UE，一方面，约定与UE下行传输之间的优先级，避免与下行传输之间的资源碰撞，另一方面，UE端同时可针对该资源上的信号进行接收用作CSI测量。UE级感知测量资源配置，即UE利用分配给其的传输资源（包括UE级的参考信号和下行数据信道），或者分配给UE感知测量资源进行自发自收或UE A发B收感知测量。4.5 UE和UE间感知基本流程和信令4.5 UE和UE间感知基本流程和信令UE和UE基本流程主要针对于两种只有终端参与的感知模式，即 UE A发B收以及UE自发自收。在介绍感知能力交互、感知测量配置、感知测量上报等UE和UE基本流程之前，本节首先介绍与终端密切相关的覆盖场景以及终端角色。4.5.1 覆盖场景与终端角色4.5.1 覆盖场景与终端角色如图4-6所示，对于终端感知模式（即UE A发B收、UE自发自收），其基本流程设计需要考虑终端所处的不同覆盖场景。与3GPP R18 Sidelink定位类似，在设计初期阶段，针对终端感知模式的基本流程可优先考虑网络覆盖内和无网络覆盖这两种主要场景。图4-6 终端的覆盖场景示意图I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合空口技术方案研究报告20UE和UE基本流程和信令是为支持终端感知模式特有的信令流程。UE和UE基本流程主要用于无网络覆盖场景中，并且是无网络覆盖场景中执行终端感知唯一的交互方式。此外，UE和UE基本流程也能用于支持在有网络覆盖场景下完成终端自主执行的感知行为，特别是针对非授权频段或者预配置资源的授权频段。其优势主要在于：1）感知测量数据可能比较大，开销可能比较大，通过UE和UE之间直接的信令交互可减少网络开销；2）终端之间直接的信令交互不需要核心网参与，因此具有时延小的特点，对于车联网等时延敏感的场景，可减少时延；3）终端自己处理感知信息，不暴露敏感信息给网络，能够规避安全隐私风险。对于无覆盖范围场景，与3GPP R18 Sidelink定位类似，由于终端无法获得网络覆盖，SF无法参与到终端感知的过程中。在这种情况下，需要挑选出一些具有较强能力的终端，由该终端角色在无网络覆盖场景下部分地承担SF的一些任务。因此，除了感知发送终端、感知接收终端两类感知执行终端之外，还需要定义感知管理终端的终端角色。因此，终端感知需要考