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引言
转眼已经2025年了，正月里还是新年，S2照例给大家拜个晚年。随着时间线不断推移，6G图景也越来越清晰了。作为6G中重要角色，本期大家继续来看看ISAC技术有哪些新进展，又将会在6G中有哪些作为。
根据公开的3GPP会议信息来看，各大企业集中表达的关于ISAC的主要关切问题包括：
01 商业用例
目前，3GPP SA1已开展了广泛而全面的ISAC场景用例研究，RAN1信道建模课题中也定义了几大典型场景。而在最近几次RAN全会上，关于ISAC商业应用场景的看法进一步聚焦了。几乎所有提到ISAC的企业都强调了低空经济，强调了UAV，以及智能交通场景对ISAC研究的强大驱动力。普遍认为，低空经济是ISAC技术最有潜力，规模最可观，最成熟直接的商业应用场景。
02 感知波形
ISAC波形是各企业普遍表示将在6G阶段研究定义的一大关键。当前有部分企业主张采用OFDM+LFM组合波形方案，并已开展相关试验测试。此方案意在提供连续感知覆盖的同时保证感知性能。多种波形分别以半双工和全双工模式工作。其中半双工模式的工作周期分为：发送信号、发送接收切换、接收信号、接收发送切换四个阶段，主要特点是可以全阵列收发，半双工工作，波形持续时间短，优点是可以支撑高功率发送信号，且拥有全阵列增益，因此感知距离远，缺点是前两个阶段无法接收信号，因此存在感知盲区。全双工模式的工作方式为发送信号同时接收信号，主要特点是部分阵列发送、部分阵列接收，全双工工作，波形持续时间较长，优点是不存在感知盲区，缺点是收发隔离度要求限制信号发送功率，以及只有部分阵列增益，因此感知距离较短。正是为了满足典型场景需要的公里级连续感知覆盖，才有了组合波形方案，两种波形感知分别负责远距离覆盖与近距离补盲。
除了上述原因以外，波形本身感知能力的优劣还常通过模糊函数评估。OFDM信号由于承载信息，因此波形不固定，当承载不同的信息序列时，模糊函数有所不同。这又与感知参考信号序列设计相关了，不仅如此，波形设计还直接与下面将要叙述的帧格式设计密切相关，因此，可以想见，6G ISAC的这些研究工作都不是可以独立分块展开的，而是需要综合考量的难题。
03 帧格式
统一的ISAC帧结构是另一个普遍认为有必要在6G阶段研究的重点。尤其如果引入新波形，则由于工作模式的不同，帧结构势必需要调整。总体思路其实简单直接，即在通信帧中开辟一些特定时隙或符号，供感知业务使用。但标准化工作可一点也不简单，不仅因为其中涉及到的诸多性能指标参数影响，还因为帧格式在无线通信中的基础性地位，牵一发而动全身，任何小的改动都须慎重，否则或将对通信系统性能产生影响。
影响帧结构设计的主要关键参数包括：感知覆盖距离、检测概率、虚警率、刷新率、距离分辨率、速度分辨率、定位精度（水平/垂直）、感知开销。根据奈曼-皮尔逊准则，检测概率和虚警率决定了检测信噪比门限，感知覆盖距离则决定了感知符号长度、数目等，刷新率决定了感知扫描频率，直接影响感知开销。3GPP TR 22.837中明确规定了多种感知场景下的性能指标要求，且不尽相同。以室外UAV探测场景为例，关键指标包括：刷新率1s、检测概率99%、虚警率98%等，感知距离，一般认为须保证单站覆盖半径1km以上。帧结构设计围绕雷达距离方程进行，雷达距离方程是设计雷达有效感知距离的依据，其中考虑目标RCS、天线增益、发射功率和系统损耗、检测门限等变量，以预测系统能有效检测目标的最远距离
为直观展示不同帧格式的优劣，大家可以对前文组合波形方案做个简单评估。假定Np为半双工模式感知符号数目， au_p为半双工模式下符号内信号发送时长，T_p为半双工模式感知符号长度，N_c为全双工模式感知符号数目，Tc为全双工模式下符号内信号发送时长（假设全符号发送），T_switch为半双工模式下收发切换时间。大家自然希翼在达到性能需求前提下总时间开销最小，于是有
以毫米波频段为例，选择SCS为120KHz，则每个无线帧中包含80个时隙，单个通信符号长度为Ts=8.9286us。在实际系统设计中，为便于与通信符号对齐，半双工与全双工感知符号长度取值应有限制，以与通信符号长度保持倍数或公约数关系为宜。另一方面，除去脉冲信号发送和收发切换时间，若半双工感知符号仍保持与通信符号等时长，则预计无法满足1km覆盖需求，因此半双工感知符号长度优先考虑通信符号1.5倍或2倍时长。由此，大家很简单就可以得到上述问题的一组数值解
以上仅仅是评估了半双工感知符号长度和收发切换时间参数对感知开销的影响，优劣对比一目了然。而在制定全球通用的6G标准时，其严谨程度更不知要高出多少倍呢。一个各方认可的帧格式的制定，不仅仅要在技术指标上的最优，而是要更全面。
04 感知处理架构
6G ISAC设计还有一大块重要的工作是围绕感知架构。试想，当网络感知某区域目标时，可能驱动附近的多个感知站，这些感知站的数据势必需要融合处理，那么是否需要在自身一级进行一步数据处理，若处理则处理到何种程度？若不处理而直接将数据汇集到某处，又将由哪些站点同时肩负多站数据汇集处理功能，这些站点应处在网络中哪一级位置？进一步地，为了响应感知业务，同一时刻的这些站点需要将感知结果上传到网络中的特定感知网元，则感知结果以什么格式，如何上报？这其中涉及到的首先是感知信息汇聚和处理的架构设计，其次包括感知测量定义，上报方法，此外还包括传输信令的格式和流程定义等。
在第一个感知架构问题上，最近的RAN全会已经有不少企业呼吁其重要性，并提出了一些可供讨论的方案，其中最直观的一种当属感知网元-主BBU-辅BBU这一三级架构。其中辅BBU对原始感知数据进行一次处理，主BBU具备汇集各辅BBU感知信息的能力，并且可以进行融合处理；感知网元位于核心网，负责下发感知需求，并接收来自主BBU的感知结果，进行最终处理，对感知业务的最终完成负责。好处自然是一方面降低计算复杂度，分散了感知网元的算力压力，另一方面有利于数据传输时延的降低，试想如果网络中所有感知数据都直接汇集到感知网元处理，将会有多么高的时延和多么高的计算复杂度。
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发表于 2025-2-17 13:52:15