1、中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书V3.0中国联通2022 年 5 月版权所有 中国联通研究院 20221目录1 引言 . 12 无线通信发展历程 . 43 感知技术发展历程 . 74 通感算融合的必要性 . 95 通感算融合的可行性 . 115.1 通信与感知频谱的趋同化 . 115.2 关键技术发展的普适化 .126 5G-A 通感算融合的理念 . 147 5G-A 通感算融合关键技术 . 167.1 大规模天线与智能化天线阵列 .167.2 面向通感融合的全双工技术 .177.3 基于人工智能及算力网络的通感融合技术 .188 5G-A 通感算融合系统及架构 . 208.1 5G-

2、A 通感算融合架构 . 208.2 5G-A 通感算融合设备形态研究 . 229 5G-A 通感算融合关键指标 . 2410 5G-A 通感算融合的典型应用场景及评价要点 . 2910.1 无人机监管场景 . 2910.2 智能交通监控场景 .31版权所有 中国联通研究院 2022210.3 高铁周边环境感知场景 .3211 总结与展望 . 34中英文对照及缩略语 . 35参考文献 . 37版权所有 中国联通研究院 2022版权声明版权声明本白皮书版权由中国联通研究院拥有，并受法律保护。转载、编摘或利用其他方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明来源。作者作者中国联通中国联通杨艳、李福昌、张忠皓

3、、魏进武、李红五、马红兵中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202211 1引言引言通信与感知融合/一体化简称通感融合/通感一体化，是采用同一套设备、一张网络实现通信和感知两种业务，从而实现通信网络任务外延化及感知业务普遍化。因此，通信和感知融合是在 5G-A 阶段比较有代表性的新技术，具有较为广泛的应用空间。现在通常来说，通信网络的部署范围较为广泛，感知业务更容易部署在通信网络上，因此基于通信网的通感融合网络及相关研究是当前的较为主流的研究方向。通感融合后,一方面，通信网络可以承载感知的业务，从而替代通信网和感知网两套设备同时存在的造成资源浪费的情况，

4、另一方面，感知与通感高度融合，可以打破现在通信和感知之间信息无法互通的壁垒，通信可以依托感知的需求，提升自身的能力。同时，算力和智能化作为现在网络的一个必要因素，也需要在通感融合的研究中体现。通信-感知-算力融合 （通感算融合） /通信-感知-算力一体化(通感算一体化)的技术的研究已经成为一个较为重要的研究课题。 国内标准化组织对通感融合分 5G-A 和 6G 阶段分别成立了 IMT2020 通感组和 IMT2030 通感组， 开展了 5G-A和 6G 通感融合的需求、技术、架构等方面研究。2021 年 5月 IMT2030（6G）推进组发布的6G 总体愿景及潜在关键技中国联通 5G-A 通感

5、算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 20222术白皮书中预测，通信感知融合技术是 5.5G/6G 潜在关键技术之一。2021 年 7 月，IMT-2020（5G）推进组成立了通感融合任务组，以通信产业融合为契机，以 5G-A 为技术实施的第一场景，开展面向 5G-A 的场景、技术、试验和标准，2021 年 9 月 IMT2030（6G）推进组发布通信感知一体化技术研究报告，系统的阐述后 5G 时代的通感融合需求、场景、关键技术等。在国际标准研究中，2021 年在 3GPP SA2 工作组，华为、小米、 联通等公司正在积极推进R18/R19融合通信感知 （HCS，Harmoniz

6、ed Communication and Sensing）的网络架构及感知业务（SS，Sensing Service）研究。2022 年 3GPP 已经在 SA1 初步完成首个通感融合立项。从目前的研究和产业发展分析，通感算融合在应用场景、应用业务等方面的研究必要性方面还存在较大的研究空间，同时在通感算融合的可行性方面也需要进行更为深入的研究，此外，通感算融合系统或者网络需要在 5G 阶段的建设目标和理念也不是很清晰，因此在 2021 年，联通就提出了通感算融合的需求，积极参加各种通感融合的标准组织，担任 IMT2020 通感工作组副组长， 参加首个全球通感融合实验，推动通感融合在国家标准化组

7、织立项，在业界提出推进建议，并尝试在北京冬奥会开展通感融合应用。2021 年 5 月，联通召开 5G-Advanced 技术联合创新发中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 20223布会，发表了推动新技术升级，布局新产业赛道，构建新发展格局的倡议，与华为共同发布了包含“智构新视界、智享大上行、智慧超感知”三大赛道的智慧系列 5G-Advanced技术创新合作计划，首次提出感知作为通信行业发展的新发力点。2021 年底联通合作伙伴大会上， 联通和华为等合作伙伴联合发布了业内首个智慧超感知产业联合推进倡议提出了 “智慧超感知”作为 5G-Advanced 提出

8、的全新方向，将带来更多应用场景可能，赋能智慧交通、自动驾驶、无人机管理等领域，并邀产业各方共同探索“智慧超感知”的应用场景、共同加速“智慧超感知”的产业构建，引领 5G 产业下一个制高点。本白皮书旨在通过回顾了通信和感知的发展历程，然后通过从通信、感知和算力融合的必然性、可行性、通感融合的理念、关键技术、网络架构和网络性能评价体系进行了全面的分析。同时本白皮书也对 5G-A 阶段的通信和感知融合的典型应用场景进行了遴选，并给出了建议的评价指标，为后续通感融合建设提供了依据。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202242 2无线通信发展历程无线通信发展历

9、程随着科学技术的发展和人们对于通信质量要求的不断提高，移动通信经历了迅猛的发展。移动通信技术从最初的模拟发展为数字，从语音发展为数据，从窄带发展为宽带，从单工发展为全双工，移动通信经历了三十多年的爆发式增长，目前已经渗透到了人们生活的各个领域，并成为推动社会发展的重要动力之一。回顾整个移动通信发展历程，可以将每一代移动通信系统根据其标准要求、主要技术、应用业务及指标来定义。移动互联网主要面向以人为主题的通信，技术的演进依赖于用户的需求并向更好的用户体验发展。对比可见，移动通信向着更快的传输速度、更低的时延即海量数据连接的方向持续演进。面对多样化场景和差异化性能需求，以多样化的技术如新型多址技术

10、、大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入、新型网络架构等方向提供针对性的解决方案。通信技术在发展的同时，也开始逐步开展了初步的感知业务的探索，如在 3G 阶段就提出了基于基站位置的初步定位，在 4G 阶段进一步提高了定位的算法并开始探讨定位架构的标准化，而在 5G 阶段正式提出了高精度定位及通感融合业务。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 20225表 2- 1 移动通信演进技术对比移动通信技术标准要求主要技术业务通感融合业务1G1G没有明确的技术要求模拟通信技术AMPS、TACS语音2G2G没有明确的技术要求数字通信技术GSM、CDMA语音、短信数据传

11、输(9.614.4kbit/s)3G3GIMT2000 标准要求WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA语音、 社交应用数据传输(2Mbps50Mbps)初步定位4G4GIMT-Advanced标准要求LTEFDD/TDD语音、在线、互动、游戏数据传输（100Mbps 至1Gbps）面向标准化的定位技术5G5GIMT-2020 标NR语音、 虚拟现通感算融合中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 20226准要求实、 超低时延数据传输(10Gbps)中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202273 3感知技术发展

12、历程感知技术发展历程从感知业务的发展分析， 主要将已有的感知业务可以分为雷达、无接触无线感知和有接触感知技术。其中雷达主要使用在军工和航空等特殊行业，无接触无线感知和有接触感知技术多用于民用行业，如在气象、零件监测、传统医疗等行业应用的较为广泛。1）在军用领域，主要的技术为雷达技术，雷达技术目前已经发展到微波成像雷达 （合成孔径或逆合成孔径） ，这种技术是一种可提供目标二维或三维信息且能够实现远程探测的工具，相比于光学手段，具有全天时、全天候特点，在预警、监视以及遥感等领域发挥着重要和独特作用13。而目前雷达的精度要求不断提升，依据雷达理论，雷达分辨的增大依赖于发射信号带宽的增大，而现有的带宽

13、无法满足该项要求。从现在的雷达发展情况来看，雷达需要具备数据传输的需求已经在学术界和产业界开展，如卫星回传与雷达的结合也是未来的发展方向。2）在民用方面，包含无接触无线感知和接触感知技术。无接触感知技术是指通过使用智能算法分析海量数据，使得软件可以自动从通信数据中学习到信号变化模式或特征，从而可以感知引起信号变化的周围环境或目标中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 20228行为活动的技术12，但是并未对无线空口技术进行改造因此感知的精度等都有待进一步提高，其中 Zimu Zhou，Alex X. Liu，张大庆等分别用商用 Wi-Fi 信号实现了细粒度的

14、唇语识别，击键检测，呼吸检测。除了目标行为感知之外， 西北大学王举等首次尝试利用商用 RFID 实现对物体的材料识别和成像，为安检和食品安全检测等场景提供了非常有力的技术支持。有接触感知技术则是需要解除仅测量的感知技术，它的数据回传可以使用优先或者无线技术，但是在采集过程中需要进行接触测量。例如苹果的 Apple watch 和微软的 Microsoft band 可以实现用户的健康活动监测。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202294 4通感算融合的必要性通感算融合的必要性随着业务的丰富化和性能极致化，业务的保证速率、时延和可靠性要求都有了很大的提

15、高，例如高清和 4K 视频等都对网络带宽有较高的要求。Omdia 认为到 2024 年，全球网络流量将是 2019 年的 3.4 倍，期间复合年增长率（CAGR）达到 28%。下表给出 2019 年容量的需求预测情况1。相应的感知要求也在提升，从雷达成像就可以发现，其成像精度也从 m 级向着 cm 级演进，这也对传输带宽有较高的要求。因此通信和感知频率共用频率，可以增加可用频谱，提升频谱利用率。表 4-1 全球网络流量预测全球网络流量20192024CAGR数据流量（PB/年)1,673,9055,757,42928%蜂窝网络数据流量（PB/年）281,5201,024,79729%每终端每月

16、使用蜂窝网络数据流量（GB/月）3.11026%WIFI 数据流量（PB/年)923,2503,288,94829%每终端每月使用 WIFI 网络数据流量（GB/月）16.950.324%宽带数据流量（PB/年)469,1351,443,68425%每家用终端每月使用 WIFI+126.1366.424%中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202210宽带网络数据流量（GB/月）5G 技术的应用场景已经逐渐明确化，依托网络进行业务的扩大化是未来网络发力点和发展的平衡点。网络智能化和计算能力增强也是现在网络发展的趋势。结合算力的通信和结合算力的通信和感知融

17、合正是在这个时候应运而生的网络部署级别的技术感知融合正是在这个时候应运而生的网络部署级别的技术。通感算融合应当是分阶段的通感算融合应当是分阶段的，5G-A5G-A 阶段应当以定位阶段应当以定位、测速测速、入侵检测等业务为主，也是就是入侵检测等业务为主，也是就是 5G5G forfor SensingSensing 阶段，而在阶段，而在 6 6G G阶段阶段，需要进一步实现感知对通信的反哺作用需要进一步实现感知对通信的反哺作用，感知提升网感知提升网络质量和利用率等，这一阶段将成为络质量和利用率等，这一阶段将成为 SensingSensing forfor 6G6G 阶段。阶段。中国联通 5G-A

18、 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 2022115 5通感算融合的可行性通感算融合的可行性在早期，通信和感知完全分离设计，这主要是由于通信和感知的需求存在较大差异性，如通信希望可以最大化频谱效率，提升多个用户数据速率并增大覆盖范围；而感知则对单一用户或者指定区域内物体进行定位、成像等感知操作，其关注的是感知精度，而对频率利用情况和用户的数据速率没有要求。但是，随着不断提升的通信吞吐量需求，一方面采用大规模天线极大的丰富了空间信息资源的使用，可以同时满足通信的需求，也可以进行定位，这也为通感融合提供了新的可能；另一方面基站的频率也向着高频大带宽发展，如毫米波和 THz，丰富

19、的高频带宽和电波特性更加适合进行感知，为通信和感知提供了进一步融合的可能。5.1 通信与感知频谱的趋同化通信与感知技术一直以来呈现并行发展的模式，在频率选取上较为趋同，但是存在一定的差异，但是随着 5G 毫米波和高频频段的使用，通信和感知的频率从性能上已经具备一体化或者一波双功能的可能性。表 1 给出了通信和感知频率的发展情况。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202212表 5-1 通信和感知频率的发展情况频段无线通信雷达感知1-2GHz（L-band）LTE、5G远程监测雷达、空中交通控制雷达2-4GHz（S-Band）3G、LTE、5G、IEEE

20、802.11b/g/n/ax/y WLAN空中交通控制雷达、空降预测雷达等4-8GHz（C-band）5G、IEEE 802.11a/h/j/n/p/ac/ax WLAN气象雷达、地面监测雷达等20-300GHz( MmWave-band )5G、IEEE 802.11 ad/ay毫米波雷达、高分辨率成像雷达等5.2 关键技术发展的普适化通信和感知技术发展逐渐普适化，出现了关键技术的交叉化发展趋势，网络架构的融合趋势，因此通信和感知在整体技术上的向着相辅相成的方向进行融合与发展。通信和感知的关键技术出现了交叉化通信和感知的关键技术出现了交叉化，即可以实现同一技术承载通信和感知两个需求。例如，超

21、大规模天线为通信提供了空间分集，可以突破香农定理的限制，极大的提升了用户数据容量，同时多天线发射和接收可以提供多样化的空间变换信息，则是对定位和成像创造了条件。如毫米波频段是 5G 中可能使用到的高频频段，也是与现有雷达频段最接近的频段，因此从频段的趋同性来看，可以较快的实现通信和感知技术的一体化。5G 中、低频段是主流的通信频段，如中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202213下图所示当前运营商可以使用的频段。从部署的可能性来看，如果要进行大规模部署，中低频段将是 5G 通感融合的主流频段，但是中低频的频偏和空间感知能力较弱，对感知的精度影响较大，现

22、有的技术无法实现高精度的通感融合，需要对现有技术可以获取的感知相关的参数进行梳理，并结合人工智能和算力网络进行多个基站或多个频段的感知能力汇聚和集合。图 5-1 中国各运营商频谱使用情况通信和感知架构出现了融合趋势通信和感知架构出现了融合趋势，由于人工智能和算力网络的出现，未来的通信系统可以实现大规模、快速计算，可以进行多参数融合分析，算法可以实现智能化、复杂化和自适应化，为通信和感知融合提供了架构和计算基础。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 2022146 65G-A5G-A 通感算融合的理念通感算融合的理念5G-A 通感算融合需要打造通感融合的智能

23、系统，通过将通信、感知、算力等因素基因化再进行智能基因重组，实现智能化、融合化、低碳化、高效能化的全新网络架构和系统。通感算融合的理念是一机多用，双向助力，感知助力通信，提高通信质量；通信助力感知，丰富通信系统功能。5G-A 通感算融合的过程将呈现出通信和感知需求、架构和技术逐渐融合的过程，这个演变过程可以与人类基因重组的过程类似，从完成独立，到部分结合再到完全融合的过程，因此使用“5G 通感融合基因工程”可以较为清晰的描述5G 通感融合的初衷和理念。而在 5G 通感融合中，需要对需求融合的场景和需求进行细化，并在场景和需求的基础上进行不同层次的架构思量，还需要对融合后的典型技术进行分析和研究

24、，最终实现通感融合的双向促进目标。5G-A 通感算融合将向着通信-感知和算力融合的方向发展，未来的网络结构将是功能分散在核心网、无线接入网和终端的网络，通感功能也将实现“性能最优-能耗最省”的网络构建理念。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202215图 6-1 通感融合基因工程中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 2022167 75G-A5G-A 通感算融合关键技术通感算融合关键技术5G 通感融合由于其双向需求保障， 其中技术上需要多个维度的保证，因此技术上也是需要多种保障手段。下面罗列了几种典型的 5G-A

25、阶段的通感算融合技术。7.1 大规模天线与智能化天线阵列大规模天线是 5G 中一个较为明确的研究方向，可以最大化空间可用性，在加持通信和感知的需求后，超大规模天线可以使用精准的空间复用提升吞吐量，也可以使用超大规模天线的海量多径信息对需要感知的物体进行较为准确的感知。同时大规模天线可以极大的提升信号主瓣方向上能量，这样在基站采用反射径进行感知时可以提升感知准确度。大规模天线技术的升级演进，随着新技术新材料的出现，阵列天线得以进一步的扩大， 并可提供新服务， 支持新场景，获得更高的频谱效率，更灵活的网络配置，更精准的定位，更高效的能耗效率，满足未来移动通信的部署。目前超大规模天线的研究方向有如下

26、几个：1）超大规模信道建模，低复杂度低开销信道估计和反馈，如近场模型/连续孔距/空时非平稳特征/更高频段2）以用户为中心网络结构和低成本、灵活部署方案的实用化分布式大规模天线3）新型天线材料与系统架构融合的新型阵列结构和天中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202217线设计4）智能化超大规模天线5）空间精准定位与感知7.2 面向通感融合的全双工技术相对于通信来说， 感知需要同时且连续的发送和接收数据，这样才能实现高质量的感知需求。但是目前 5G 通信大部分都是采用 TDD 模式，无法做到同时接收，FDD 可以实现上行和下行同时进行，但是目前仅用在低频段

27、且需要独立的上行和下行频段，资源利用率低，无法利用到高频段的资源及特定的频率特性。全双工技术的优点可以总结如下：1）高频谱利用率：与利用正交行道的穿透半双工方式不同，全双工技术能搞同时同频收发，在无自干扰的理想情况下比半双双工的频谱利用率提升 1 倍；2）高安全性：在一个包含全双工设备的网络可以利用自身信号消除干扰，有效的接收其他设备发送的信号，避免了窃听设备利用多重叠干扰信号获取有用信号。7-8全双工技术在应用时存在着不容忽视的问题，其中最大的问题是回环干扰噪声会对系统性能造成严重的影响。回环干扰噪声指同时接收和发送同频信号导致发送信号被全双工节点自身的接收天线接收。实际全双工系统中，接收来

28、自对方节点有用信号传播的时间和距离均远远大于回环干扰中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202218噪声。因此有用信号和回环干扰噪声的强度有很大差别，导致难以直接解码获得有用信号。干扰问题也是影响全双工技术研究的重要问题：其中包括非理想干扰消除和用户间干扰增强。全双工实现上行和下行的同步接收和发射，可以较好地实现通感融合的要求，但是目前全双工技术的难度较大，需要进行较多的研究。但是从性价比上来看，全双工将是解决通感融合高效能通信和高精度感知的较优化的技术路线。7.3 基于人工智能及算力网络的通感融合技术人工智能和算力网络是 5G-A 中广泛提及的技术，

29、是 ICT全面结合的最重要的体现。在通感融合中，需要计算的内容不断提升，不在局限于无线接入中通信相关的频率和资源分配，还涉及到感知数据的提取和合成等工作，因此在通感融合中算力的重要性更加重要。下图3给出了当前人工智能的主要研究方向， 如监督学习、无监督学习、强化学习等。并给出这个基础上分析了逐层分析不同技术与通感一体的关系， 完成了 AI 技术与通感融合的第一次映射。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202219图 7-1 AI 技术与通感融合的映射关系图中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 2022208 85G

30、-A5G-A 通感算融合系统及架构通感算融合系统及架构8.1 5G-A 通感算融合架构随着 5G 技术的不断发展，毫米波和空间天线技术推动了在 5G-A 阶段进行基于 5G 架构的通感融合研究。5G-A 阶段的通感算融合应对是通感融合的初步融合，由于本阶段不考虑改变原有的网络架构和通信波形，更多的考虑使用现有频率和设备架构进行一些简单的通感融合业务，如高精度定位或者非高精度的成像业务等。1 1） 5G-A5G-A 广域场景部署的通感算融合架构广域场景部署的通感算融合架构在广域场景下，通感算融合需要考虑在较大的范围内实现通信和感知业务，因此需要考虑可以兼顾移动性的要求下在较高的层次的核心网网元上

31、部署感知处理网元。下面给出一种将感知网元放置在 AMF，当然也可以考虑放置在 AMF 后面的核心网网元。架构图如图 8-1 所示。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202221图 8-1 5G-A 广域场景部署的通感融合架构2 2）5G-A5G-A 局部场景部署的通感算融合架构局部场景部署的通感算融合架构5G-A 局部场景部署的通感算融合架构主要是适用于园区等较为封闭和业务本架构将感知网元进行相对集中的场景。在本架构下，可以考虑核心网网元下沉，可以按照需求将 UPF 等网元或整个局域核心网一起下沉，实现低延时高可靠的要求，下图给出了网络架构。中国联通

32、5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202222图 8-2 5G-A 局部场景部署的通感融合架构8.2 5G-A 通感算融合设备形态研究从通信和感知的业务诉求来看，通信需要更高的频谱效率，而感知需要全双工式的通信方式以达到高感知精度，但是全双工在现有 5G 网络架构下无法实现，因此通信和感知融合后，设备形态将发生较大的差异。考虑到设备改造和节能等要求，在设备体积上需要与现有设备基本保持不变。但是为了实现通感融合的要求，可以通过改变设备的形态，从载波、空间隔离度等进行全双工有效替代。具体的方法如下所示：1)基于多载波或者差异化帧结构的 5G 通感融合设备： 通过统一

33、设备的不同的载波进行通信和感知处理可以提升感知可行性。2)基于空间隔离度的 5G 通感融合设备： 通过分割通信和中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202223感知的接收和发送模块，从空间隔离度上减少通信对感知的影响，实现全双工有效替代。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 2022249 95G-A5G-A 通感算融合关键指标通感算融合关键指标5G 通信和感知融合后应当采用哪些指标做为评价指标直接影响通感融合的发展方向，因此需要综合考虑通信和感知的需求。在 5G 通感融合关注和高效能指标：在通信和感知指标中选取与通

34、信和感知相关性高或者决定度高的参数，从而形成简单的高效能的指标体系。下图给出了通感一体的评价指标。在该评价指标中考虑了传输速率、频谱效率需求、能效、移动性、时延、可靠性、感知精度、算力、安全等级和一体化程度。相对于 5G 指标，强化了用户吞吐量、频谱效率和时延的需求，主要是考虑到采用通感融合后感知辅助通信的技术特征，实现无线通信性能的提升；针对通信辅助感知的需求，提出了感知准确度的要求；此外，还针对通信和感知融合后系统可能出现的需要保障的新特征，提出了算力、安全等级和一体化程度。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202225图 9-15G 通感融合性能

35、指标1) 传输速率：传输速率是无线通信中较为重要的参数，可以表征系统可以为单用户提供的极限速率和用户体验速率。在通感融合后，基于采用新波形或者需要让渡一部分空口资源给感知，因此极限峰值速率可以与 5G 标准中基本持平或者略有降低。用户体验速率这是针对单个用户在进行无线通信中的业务保障速率，因此采用通感融合可以基于感知赋能通信，提升用户体验速率。2) 频谱效率：频谱效率主要是指在单位频谱资源情况下可以获取的用户吞吐量，用于表征频率的使用效率，这主要是考虑到频率资源的有限性。频率效率提升的方式主要有空间分集，如中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202226

36、Massive-MIMO 技术， 而通感融合的加入可以实现基于感知的波束对准，实现频谱效率的提升。在频谱效率中，也设置了峰值频谱效率和体验频谱效率，并要求指标要适度提高。3) 流量密度：流量密度流量密度是单位面积内的总流量数，是衡量移动网络在一定区域范围内数据传输能力。在 5G 时代需要支持一定局部区域的超高数据传输，网络架构应该支持每平方公里能提供数十 Tbps 的流量。在实际网络中，流量密度与多个因素相关，包括网络拓扑结构、用户分布、业务模型等因素。4) 能效能效是衡量设备功耗效率的重要指标，在 5G 前这个指标较为弱化， 5G 后随着设备功耗的急剧提升和国际碳排量的要求，逐步成为当前最为

37、重要的参数之一。通感融合一方面需要额外的功率进行感知，一方面可以通过感知对无线资源进行合理化管理，通过如减少选取无线信道质量较差的信道等方法提升能效。因此在能效指标制定中，需要平衡这两方面的影响，然后明确合适的指标值。5) 移动性移动性是 5G 通信中表征用户移动情况的指标， 目前要求为 500km/h，但是在通感融合后，需要对感知数据有时效性较高的处理要求，因此对感知物体的移动速率将对通信感知中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202227一体化造成较大的调整，因此在通感融合初期可以按照设备能力尽量减少对移动性的要求，但同时要开展特定场景通感融合超高速

38、技术的研究。6) 时延时延是通信中数据传输和处理能力的表征参数，在工业等场景下要求较高，通信和感知融合后，将对时延有更加严格的要求，这样才能实现高效感知和高效通信数据处理，因此在 5G 通感融合中建议进一步加严时延要求。7) 可靠性可靠性是通信和感知都共同需要保障的网络指标参数，在 5G 中已经将该指标提升到 99.999%。在通感融合中，可以与 5G 其他业务的指标保持一致。8) 感知准确度感知准确度是在通感融合中需要提出的非通信类的指标。感知的业务类型很多，如定位、成像、呼吸感知等。目前，定位是 5G 中主推的业务，使用的衡量标准是定位精度，如要求到 cm 级等。 但是在业务较多的情况下，

39、 如何来评价感知的性能是一个需要广泛和深入研究的课题。例如，是否需要为每种业务定义一个感知指标，还是使用一个统一的指标来表征。本白皮书中建议使用一个指标进行衡量感知准确度，这样可以涵盖大部分感知需求场景，具体的评价方法与可靠性类似，将感知结果与真实的结果进行比较，获取感知中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202228准确度的百分比，如 99%。当然对一些特殊场景，可以定义一些独有的特殊的感知指标进行衡量。也就是，在感知标准上可以为单一指标+多维指标的方式定义感知特性评价指标。9) 算力算力是 5G-A 中新提出的一种评价指标，主要是由于 5G到 6G，

40、人工智能技术与通信技术呈现出不断融合的趋势。因此算力能力也应该成为新型的指标参数纳入评价体系。10) 安全等级安全是未来通信中尤为重要的一环，在通信和感知融合后，存在空口资源核心网资源的通信与感知业务的公用，因此需要在现有 5G 基础上加强对全域化和局域化安全等级的性能提升。11) 一体化程度在通信和感知融合过程中，将出现不同的融合方式，如简单合设、部分融合和完成融合等，一体化的程度将决定设备的规格、功耗等，一体化程度越高设备尺寸就越小、功耗节约度越高。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 20222910105G-A5G-A 通感算融合的典型应用场景及评

41、通感算融合的典型应用场景及评价要点价要点5G 时期的通感融合是一种初步融合的应用， 主要以精准定位为基础，开展位置相关的场景及技术研究。从现在的研究来看，较为主流的应用场景分类有两类：一类是按照促进通信或者感知的角度区分，一类是按照覆盖范围进行区分。但是按照现在 5G-A 的发展情况， 按照覆盖范围更划分 5G-A阶段通感融合的需求更加贴合目前的技术和商业推进模式。可以分为广域和局域场景。广域场景通常可以认为是覆盖范围较广，但是可能对感知的精度、频谱利用率要求不高，存在设备功率限制的场景，如智慧城市管理、高铁周边环境、高速运行的自动驾驶车辆。而局域场景则是更加注重短距离或者有明确界限的通感融合

42、场景，这类场景普遍对感知精度和通信容量要求等较高，如园区类场景等。10.1 无人机监管场景无人机可以进行移动的监测点， 目前在 5G 网络中应用的较为广泛，尤其是一些电力、港口等场景。但是无人机的监管目前仍然是现在继续解决的问题，一些无牌照的无人机非法进入重要场景会导致严重的安全问题，但是无人机的飞行范围较为广泛，无法进行大范围对天雷达监控系统，成本和频段都是制约因素，因此通感一体化设备就成为了较好的选中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202230择。下图为无人机监测场景。图 10-1 无人机监测和控制针对无人机监管的需求对高度、识别精度和识别时延等有

43、必要的规定，下面给出了业内比较认同的几个指标参数。表 10-1 无人机监控指标参数业务需求评估指标感知指标感知高度500m感知距离分辨率10m感知距离精度角度分辨率0.5m感知角度精度速度分辨率0.5感知速度精度时延0.5m/s探测速度范围10km/h感知数据刷新率0.3Hz-5Hz通信质量指标通信感知业务同时进行时通信中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202231功能不低于 80%的 5G 网络要求10.2 智能交通监控场景在现在的场景下路口需要安装摄像头进行车辆违章、车流量监控，同时车联网还需要进行通信数据传输，因此交通场景是通感融合的重要场景，下

44、图给出了交通场景的通感融合应用场景。图 10-2 智能交通监控由于交通场景下，需要考虑车辆的移动范围、车道情况，因此需要考虑多车的位置差异、相对变化情况，因此给出如下几个衡量参数。表 10-2 智能交通监控指标参数业务需求评估指标感知指标感知范围1000m感知距离分辨率0.5m-1m中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202232角度分辨率2 度感知速度分辨率0.5m/s-1m/s感知距离精度时延0.5m-1m感知角度精度0.2感知速度精度0.5m/s-1m/s探测速度范围5km/h感知数据刷新率10Hz-20Hz感知物体个数100通信质量指标通信感知业

45、务同时进行时通信功能不低于80%的 5G 网络要求10.3 高铁周边环境感知场景高铁周边环境监测目前也存在较高的通信和感知应用空间场景，由于高铁涉及的场景很广泛，因此全线部署传统摄像头会面临成本巨大且无法部署的问题，因此在这种情况下，基于无线通信的通感融合网络可以很好的解决这个问题，从实现的角度来看，给出了如下的一些建议指标及建议值。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202233表 10-3 高铁周边环境感知指标参数业务需求评估指标感知指标感知范围500m感知距离分辨率精度0.5m-1m感知角度分辨率精度0.2 度速度分辨率探测速度范围2km/h时延感

46、知数据刷新率5Hz-10Hz通信质量指标通信感知业务同时进行时通信功能不低于 80%的5G 网络要求中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 2022341111总结与展望总结与展望通信和感知一体化或者融合是一个循序渐进的过程，内部需要研究的内容很丰富，但是可以有效的提升通信的质量，也可以实现无接触感知，是未来一个比较有潜力的发展场景，需从架构、关键技术和评价指标等进行全方面研究，但是通感融合并不存在对其中任何一个行业的吞噬化，未来的通感一体技术将是一个开放的、互助的良性发展的全行业生态圈。本白皮书通过对现在通感算融合的行业发展情况进行分析，并同步对标了 1G

47、-5G 通信发展与感知的关系，及感知技术及设备发展与通信的需求，同从必要性和可行性方面进行了分析，提出了 5G for Sensing & Sensing for 6G 的发展诉求，并进一步的对通感算融合的理念、关键技术、架构和关键指标等进行了讨论，最后选取 5G-A 阶段较为有发展潜力的场景进行详细介绍。中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202235中英文对照及缩略语中英文对照及缩略语缩略语英文中文5G-A5G-Advanced5G 演进HCSHarmonized Communication and Sensing融合通信感知SSSensing Se

48、rvice感知业务AMPSAdvanced Mobile Phone System高级移动电话系统TACSTotal Access Communications System全入网通信系统GSMGlobal System for Mobile Communication全球移动通信系统CDMACode Division Multiple Access码分多址WCDMAWideband Code Division Multiple Access宽带码分多址CDMA2000Code Division Multiple Access 2000码分多址 2000TD-SCDMATime Divisio

49、n-Synchronous Code DivisionMultiple Access时分同步码分多址LTELong Term Evolution长期演进FDD/TDDFrequency DivisionDuplexing/Time-division Duplex频分/时分双工模式RFIDRadio Frequency Identification射频识别RISIntelligent Reflecting Surface智能超表面RFRadio Frequency射频中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202236ICTInformation and Co

50、mmunication Technology信息和通信技术AMFCore Access and mobility managementfunction核心网接入和移动性管理功能UPFUser Plane Function用户面功能Massive-MIMOMassive-Multiple-Input Multiple-Output大规模天线技术中国联通 5G-A 通感算融合技术白皮书 V3.0版权所有 中国联通研究院 202237参考文献参考文献1.Mehmet Kemal，Network Traffic Forecast Report: 201924，Omdia20212.T. S. Rapp