通信学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 219-230.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2023054

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6G通信感知一体化网络的感知算法研究与优化

王晓云1, 张小舟2, 马良2, 王亚娟2, 楼梦婷2, 姜涛2, 金婧2, 王启星2, 刘光毅1,2   

  1. 1 中国移动通信集团有限公司，北京 100032
    2 中国移动通信有限公司研究院，北京 100053
  • 修回日期:2023-02-03 出版日期:2023-02-25 发布日期:2023-02-01
  • 作者简介:王晓云（1968- ），女，北京人，中国移动通信集团有限公司教授级高级工程师，主要研究方向为6G无线网络顶层设计、网络架构和关键技术等
    张小舟（1992- ），女，北京人，博士，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为 6G 通信感知一体化系统设计、大规模多天线系统设计、无线系统资源优化等
    马良（1995- ），男，天津人，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为无线通信、MIMO、通信感知一体化、非正交多址接入、干扰管理等
    王亚娟（1993- ），女，河北沧州人，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为无线通信、MIMO、通信感知一体化、非正交多址接入、干扰管理等
    楼梦婷（1993- ），女，浙江义乌人，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为6G通信感知一体化、超大规模天线等
    姜涛（1992- ），男，北京人，博士，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为6G通信感知一体化、太赫兹等
    金婧（1986- ），女，安徽巢湖人，博士，中国移动通信有限公司研究院高级研究员、高级工程师，主要研究方向为无线通信、MIMO、多用户波束成形、干扰消除等
    王启星（1980- ），男，广东惠州人，博士，中国移动通信有限公司研究院高级工程师，主要研究方向为5G演进和6G关键技术
    刘光毅（1974- ），男，四川成都人，博士，中国移动通信有限公司研究院教授级高级工程师，中国移动通信集团有限公司首席技术专家，主要研究方向为5G演进和6G的网络架构、无线传输关键技术及其样机验证
  • 基金资助:
    国家自然科学基金企业创新发展联合基金资助项目(U21B2014)

Research and optimization on the sensing algorithm for 6G integrated sensing and communication network

Xiaoyun WANG1, Xiaozhou ZHANG2, Liang MA2, Yajuan WANG2, Mengting LOU2, Tao JIANG2, Jing JIN2, Qixing WANG2, Guangyi LIU1,2   

  1. 1 China Mobile Communications Corporation, Beijing 100032, China
    2 China Mobile Research Institute, Beijing 100053, China
  • Revised:2023-02-03 Online:2023-02-25 Published:2023-02-01
  • Supported by:
    Enterprise Innovation and Development Joint Fund of National Natural Science Foundation of China(U21B2014)

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摘要：

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。

关键词: 通信感知一体化, 蜂窝网络, 6G, 自适应感知算法, 复杂度

Abstract:

High-precision sensing is one of the basic capabilities of 6G mobile communication system to fulfill the demands of many application scenarios in the future, and the integrated design of sensing and communication (ISAC) is an important direction of 6G research.The works on ISAC mainly focus on improving the sensing performance.However, besides high sensing accuracy, 6G ISAC network still has a high communication rate requirement.Therefore, joint analysis and design of communication and sensing is necessary.First, three classic sensing algorithms were introduced that could achieve multi-target ranging and speed measurement, and the algorithms were analyzed from three aspects: sensing accuracy, communication performance and computational complexity.It is shown that the optimal sensing accuracy, sensing capacity and communication rate could not be achieved at the same time by using either one algorithm.Second, combined with the characteristics of different sensing algorithms, an adaptive sensing algorithm was proposed that the receiver selected the appropriate sensing algorithm according to the measured receive signal-to-interference-plus-noise ratio to realize the joint optimization of sensing and communication performance.Finally, the link-level simulation was carried out to verify that the proposed algorithm can obtain better sensing accuracy and communication capacity than any single algorithm.

Key words: integrated sensing and communication, cellular network, 6G, adaptive sensing algorithm, complexity

中图分类号: 

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