5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告

通信与感知融合是通信产业界共识5G-A未来重要演进技术方向之一，为通信网络创新应本研究报告分析了5G-A通感融合仿真评估指标，面向单站感知和双站感知模式，研究基于3GPPTR38.901通信信道建模的通感融合系统级仿真大尺度衰落和小尺度衰落建模方法、通感融合信道空间一致性和移动特性、以及链路级CDL通感融合建模方法。同时提供了产业界面向5G-A通感融合在典型场景下的最新仿真评估结果。为后续5G-A通感融合技术方案性能5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告P15G-A通感仿真评估指标P25G-A通感融合信道建模方法研究P10P59P62P104P105IMTG)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15G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告5G-A(5G-Advanced)在原有5G的移动带宽增强、超高可靠低时延、海量机器类通信的“三角能力”基础上，将向垂直行业的更深领域扩展，加强智能维领域探索，从支撑万物互联到使能万物智联，为社会发展、行业升级创造更多价值和贡献。其中，5G-A网络提供的感知能力将是实现未来5G-A智能网络能力升级、扩展垂直行业应用的一个重要基础能力。通信和感知融合技术已然成为5G-A的一个重要研究方向，其利用移动通信基础设施使能感知服求，IMT-2020(5G)推进组在2022年发布的《5G-A通感融合场景需求研究报告》针对通信感知融合的四众所周知，移动通信系统的容量直接受到无线信道特性的影响，因此对无线信道传播特性和模型的研究是推动整个移动通信技术发展的关键之一，同时也是每一代移动通信技术研究和评估、设备研发、系统设计和网络部署的前提条件，而如何准确建模复杂、易变的无线信道一直以来是移动通信面临的巨大挑战之一。随着移动网络引入感知能力，在其极大拓展了移动网络的应用场景的同时，也对传统移动网络性能仿真评估和信道建模方法提出了挑战。面向通感融合技术的信道建模不仅是对感知●检测、定位和追踪检测、定位和追踪的感知应用主要是针对无源的(即被感知物体不参与到感知流程)，目标检测主要是依赖于目标的移动，即利用多普勒信息来检测。其中，感知目标通常是建议的“点”模型，即假设感知目标为质点且不考虑体积或形状，在此时感知的信道建模对不同感知目标特征和区别，主要体现在雷达散射截面积RCS。●环境重构及目标成像环境重构及目标成像的感知应用需要对周围环境中静态散射体、准静态散射体、动态散射体的位置重构、散射特性重构，以及对静态或准静态散射体目标的成像。这类应用的信道建模需要把不同散射体的表面材质等特征考虑进来。进一步的，如精细重构散射体(如人体)时，还需要将人体躯干再25G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告●手势及姿态识别手势及姿态识别的感知应用通常是在近距离分析运动目标的微多普勒信息。这类应用的信道建模本研究报告对5G-A通感融合技术仿真评估指标和通感融合信道建模方法进行研究。其中，本研究报告中的通感融合信道建模方法主要针对检测、定位和追踪类感知应用，环境重构类和姿势识别类本研究报告中的通感融合信道建模方法研究包括了系统级仿真大尺度和小尺度建模、链路级信道建模等。本研究报告凝聚了通信产业界关于5G-A通感融合技术场景下信道建模的最新方案与方法，提供产业界面向5G-A通感融合在典型场景下的最新仿真评估结果，为后续5G-A通感融合信道模型在通信感知融合需要同时支持感知和通信业务。一方面面向感知应用场景，需要定义感知性能指通信性能指标。性能指标吞吐量单用户吞吐量定义为单位时间内单用户正确接收的比特数，即以用户为粒度统计在单位时间内层3收到的SDU包含的比特数，单位为bit/s或bps。系统吞吐量定义为单位时间内小区所有用户正确接收的比特数，即在单位时间内层3收到的SDU包含的比特数除以总小区数，单位为bit/s/TRxP或bps/TRxP。频谱效率第5个百分点用户频谱效率是归一化用户吞吐量的CDF的5%点。归一化的用户吞吐量定义为正确接收的比特数，即单位时间内层3收到的SDU包含的比特数除以信道带宽，单位bit/s/Hz。其中，信道带宽定义为：有效带宽×频率复用因子，其中有效带宽是考虑上下行比例的归一化工作带宽。Ri(Ti)表示用户i正确接收的比特数，Ti表示用户i的会话激活时间，W表示信道带宽，ri表示用户i的(归一35G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告化)用户吞吐量，定义如下：平均频谱效率是所有用户(正确接收的比特数)的聚合吞吐量，即单位时间内层3接收到的SDU中包含的比特数除以特定频带的信道带宽，再除以TRxP个数，单位为bit/s/Hz/TRxP。其中，Ri(T)表示在包含N个用户和M个TRxP的系统中下行用户i或上行用户i正确接收的比特数。W表示信道带宽，T表示数据接收使用的时间。平均频谱效率SEavg是根据如下定义：一般而言，平均频谱效率应与第5百分位用户频谱效率使用同样的仿真方法联合评估。频谱效率与许多设计因素有关。与峰值频谱效率类似，减少开销(包括控制开销和参考信号开销)将有助于提高误块率误块率指BLER(BlockErrorRate，误块率)，即在一定时间内传输一个层2/3数据包的错误概为错误传输的数据包/总生成的数据包。通信开销一般而言，通信开销是指控制信号、参考信号、以及公共信号的开销OH(OverHead,开销)。在不牺牲系统性能的情况下，降低系统开销可以提升频谱效率和小区数据速率。如果两种技术提供的后处理SINR相同(即支持相同调制阶数、相同编码速率、相同层数每用户)则通信开销越小越好。如下RE45G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告表1总结了下行NR的控制和参考信号开销。GNR结NR开销计算如下：体的NRE=NRB×12×NOS为时频资源块中的RE个数(TDL,η*BW)；●TDL表示给定上下行图案的一个周期内用于下行传输的NOSOFDM符号的长度，例如，每10个时隙(NR)或10个传输时间间隔TTI(LTE)；●η为频谱利用率，BW为系统带宽；●NRB为带宽η*BW内的RB数，12为1个RB内的子载波数；●(η*BW)是不包括保护频带的带宽，一半的GP符号被视为用于下行资源，因此在计算NOS(参见图2)时应该将其考虑在内；为同一时频资源(TDL,η*BW)内可用于下行数据传输的数据传输RE数；是在同一时频资源(TDL,η*BW)内用于控制信号、公共信号和参考信号的开销RE的数量；55G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告时频资源块(TDL,η*BW)如图2所示。在该示例中，假设DL/UL的图案是“DDDSU”，即3个下行时隙、1个特殊时隙和1个上行时隙，每个时隙由14个OFDM符号组成。1个特殊时隙由10个下行OFDM符号、2个GP符号和2个上行OFDM符号组成。一个GP符号作为下行资源，另一个GP符号作为上行资源。因此，TDL在一个DDDSU周期(5个时隙)内由3×14+11=53个OFDM符号组成。RE数NRE，和将在53个OFDM符号内计算。如果采用10个时隙作为DL/UL周期，则TDL将包括106个OFDM符号。通信空口时延通信空口时延(用户面时延)是源端发送数据包到目的端接收到数据包所消耗的时间(以毫秒为单位)。用户面时延定义为在网络空载条件下，假设移动台处于激活状态，对于给定业务在上行或下行中成功地从无线协议层2/3SDU入口点向无线协议层2/3SDU出口点成功发送应用层分组/消息所3GPP5GNR用户面时延评估是基于图3所示流程。它考虑到了重新传送的情况。假设初传时延为其中，pn为第n次重传的概率(n=0表示仅初传)，且p0+p1+…+pN=1。重传的概率与SINR、编码方式、调制阶数等相关。为简单起见，通常假设p2=…pN=0(N>2)。T(l)的确切值取决于l，l是数据包到达时一个时隙中的OFDM符号的索引。对于TDD频带来说，如果下行数据包在上行时隙到达，则需等到下一个下行时隙发送，相比下行时隙到达的数据包，等待时间更长。这种情况同样适用于NRFDD频带，原因在于NR允许子时隙处理，如果数据包在时隙的后65G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告半部分到达，则可能需要等到下一个时隙的开始才能进一步处理；而如果数据包在时隙的起始部分到达，则可能在该时隙内处理。为了消除具体到达符号索引的影响，用户面时延的平均值很有帮助。其其中，N是构成一个DL/UL图案周期的时隙数，14是在一个时隙中的OFDM符号数目。图3用于评估的通信空口时延(用户面时延)性能指标面向不同场景，感知指标可分为多类，各场景需评估的指标侧重点有所不同。感知性能指标大体●通用指标：分辨率、精确度、检测成功率、感知空口时延、感知范围、感知更新频率、感知开●定位类相关指标：距离/速度/角度的精度●成像类相关指标：径向/横向分辨率，峰值旁瓣比，积分旁瓣比等，目标分辨率，多目标识别数等本节重点定义通用指标，针对特定场景，如附录中仿真场景，评估指标可以此为基础进行调整或75G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告分辨率无线感知分辨率是指系统能够区分的两个邻近目标之间的最接近程度，主要从距离、速度和角度三个方面进行评价。其中距离和速度分辨率取决于波形参数(信号时宽和带宽)，角度分辨率取决于天线波束宽度。通常情况下，无线感知系统只需要在距离、速度和角度中的某一维区分邻近目标。邻距离分辨率是指点目标之间的最小可区分距离。一般而言，决定距离分辨率的是感知信号的有效带宽B，有效带宽越宽，距离分辨率越好。距离分辨率无线感知分辨率是指系统能够区分的两个邻近目标之间的最接近程度，主要从距离、速度和角度三个方面进行评价。其中距离和速度分辨率取决于波形参数(信号时宽和带宽)，角度分辨率取决于天线波束宽度。通常情况下，无线感知系统只需要在距离、速度和角度中的某一维区分邻近目标。邻近目标在上述三个维度都无法分辨的情况在实际中是距离分辨率是指点目标之间的最小可区分距离。一般而言，决定距离分辨率的是感知信号的有效带宽B，有效带宽越宽，距离分辨率越好。距离分辨率R可表示为：角度分辨率(约等于半功率/3dB波束宽度)是指两个目标处于相同距离上，最小能够区分的角D分辨率可表多普勒分辨率是指两个目标可以被准确感知区分的最小多普勒频移差距，与符号累积时间成反其中，表示OFDM系统可处理的最大多普勒频移，与OFDM符号周期Tr成反比；表示符号累积时间，为估计累积符号数Nf与OFDM符号周期的乘积，即=Nf*Tr。速度分辨率是指两个目标处于相同距离、相同回波信号强度上，最小可区分的多普勒频移差值，85G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告精确度无线感知精确度指被测目标距离、速度和角度与其真实值之间的接近程度，通常采用均方根误差来描述。精确度一方面取决于无线感知波形及天线参数(信号时宽、带宽及波束宽度)，另一方面也其中，E为信号的能量，N0为单位带宽的噪声功率，c为光速，SNR=E/N0为信噪比，τ=MTr为信号持续时间(非压缩的脉宽)。检测成功率无线感知目标检测是指对接收机输出的由目标回波信号、噪声和其它干扰组成的混合信号进行特定的信号处理和门限判决，以规定的检测概率(通常比较高)发现未知目标的回波信号，而噪声和其它干扰则以低概率产生随机虚警(通常以一定的虚警概率为条件)。无线感知的检测概率和虚警概率是衡量目标检测性能的两个常用指标。检测概率Pd是指在感知接收机输出混合信号中存在目标回波且目标回波信号强度高于预设门限，系统判为目标存在的正确概率。虚警概率Pfa指的是感知接收机输95G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告出混合信号中没有目标回波但判决为有目标回波的错误概率。在雷达目标检测中，通常采用确保虚警概率恒定的恒虚警检测方法，此时，目标检测概率取决于目标回波信号、噪声和干扰信号的幅度分布 (概率密度函数)以及所选定的虚警概率。为了保证感知系统发现目标的质量(例如在虚警概率Pfa=10-6的条件下发现概率为Pd=90%)，感知系统接收机必须收到足够高的信号噪声比。根据Shnidman经验公式，感知基站在给定的发现概率Pd和虚警概率Pfa条件下接收回波所需的最小信噪比SNRmin为：其中N为脉冲累计数且N<40，其中sign(x)是符号函数sign(x)=2U(x)-1，即x>0，sign(x)=1；X<0，sign(x)=-1。感知空口时延感知空口时延指从源端发送感知信号到目的端接收到感知信号所消耗的时间(ms)。感知空口时延定义为在网络空载条件下，假设感知设备处于激活状态，对于给定感知业务在上行或下行中成功感感知空口时延评估应考虑重新传送的情况。假设初传感知时延为T0，初传感知时延和一次重传感知时延的时延为T1，初传感知时延和n次重传感知时延的时延为Tn，则预期的感知空口时延为：其中，pn为第n次重传感知的概率(n=0表示仅初传)，且p0+p1+…+pN=1。重传感知的概率与SINR、发送信号等相关。为简单起见，通常假设p2=…pN=0(N>2)。感知范围测距范围包括最小可测距离和最大单值测距范围。最小可测距离，是指感知能测量的最近目标的距离。最大单值测距范围，则是被测目标的最大作用距离，如进行三维空间感知，则需要从三维坐标5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告感知更新频率感知更新频率一般定义为感知结果更新的频率或频次，更快的感知频率必然需要更多的感知资间。感知开销 GA道建模基本原理现有通信系统中仅建模信号发射端与信号接收端间的单向多径信道，用于描述信号发射端与信号接收端间的信道环境特性，例如3GPPTR38.901中簇延迟线CDL信道等[1]。然而，在通感融合系统中，由于感知系统需要通过接收感知目标反射的感知信号对环境中的目标进行感知和探测，因此需要构建适用于通感系统的双向多径信道，包括从感知发送端到感知目标之间的链路以及感知目标到感知接收端之间的链路。通感信道模型可以在现有通信信道模型的基础上，通过引入感知系统相关的元素及特征，例如雷达散射截面积RCS等信息，对通信信道模型进行改进，使其适用于不同的通感场景，在传统通信系统信道建模中，通信信道建模方法大致可分为三类，即统计性信道模型、确定性信●统计性信道模型：统计性建模方法也称为参数建模法，主要通过信道测量并基于无线信道的统计特性建立信道模型。该方法通过对典型场景进行实际测量，从大量的实测数据中归纳出信道重要的5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告统计特性，以此获得无线信道的经验公式。根据无线信道测量的侧重点和所采取的方法，统计性建模又可以分为信道冲激响应建模和随机信道建模。信道冲激响应建模侧重于无线信道多径衰落，例如抽头延迟线模型。随机信道建模法多用于窄带通信系统的建模，主要是预测一个大范围内的信号强度变●确定性信道模型：该方法利用无线传播环境的具体地理信息，根据电磁波传播理论等分析预测无线信道模型，无需进行大量的实测，只需利用传播环境的详细信息对信号的传播进行较准确的预测，例如地理特征、建筑结构、材料特性等。常用的确定性建模方法包括RT(RayTracing,射线跟踪法)，FDTD(Finite-DifferenceTime-Domain,时域有限差分法)等。●半确定性信道模型：该方法融合了统计性模型和确定性模型的优点，模型复杂度较低，较好的基于确定性模型导出的公式进行改进，提升信道建模精度。常用的半确定性建模方法包括统计与RT结合的方法SRH，基于随机散射体放置与RT结合的方法SSRTH，基于数字地图的混合信道建模方法等。较5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告当前业界广泛采用的3GPP标准化建模方法属于统计性信道模型中的信道冲激响应建模法，如图4所示，信道冲激响应建模法对多条子径的角度、时延和功率信息等进行建模。例如，3GPPTR38.901中建模了用于系统级仿真的快衰模型和用于链路级仿真的TDL和CDL模型。下面以CDL模型为例，介绍其原理。3GPPTR38.901中对CDL模型进行了定义，该模型适用于从0.5GHz到100GHz的频率范围，最大带宽为2GHz。CDL信道模型基于簇的概念进行建模，由于在信道测量中信号经过一组散射体后到达接收机，其多径时延、离开角、到达角(角度信息用于表征信道模型的空间特性)等参数具有相似的统计特性，因此将一组散射体建模为簇的概念。CDL信道共有五种不同的模型，分别为CDL-A (包含23个簇)，CDL-B(包含23个簇)，CDL-C(包含24个簇)，CDL-D(包含13个簇)以及CDL-E(包含14个簇)模型。CDL-A、CDL-B和CDL-C模型主要用于描述NLOS场景信道，而CDL-D和CDL-E模型主要用于描述LOS场景信道。此外，CDL信道每个簇中均建模20个径，每个径在在通感融合系统双向多径信道建模中，一种可行的方案是基于3GPPTR38.901中现有通信信道模型，在其基础上引入感知相关特征(例如RCS等)，进而适用于通感系统双向多径传输。具体地，通感信道模型中的全局坐标系，应用场景，天线模型，阴影衰落等模型可直接参考3GPPTR38.901。大尺度路径损耗、小尺度多径，环境干扰建模，RCS建模等需要进一步研究与增强，增强方向总体考●大尺度路径损耗：大尺度路径损耗包括了感知发送端与感知目标、感知目标与感知接收端的路5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告●小尺度多径建模：感知发送端与感知目标、感知目标与感知接收端之间的多径可以建模为LOS径、NLOS径，同时可以引入环境目标，信号经过环境目标反射对感知信号接收形成干扰。感知发送端与环境目标、环境目标与感知接收端之间的多径也可以建模为LOS径、NLOS径。当模型中有通信目标的相关性。●RCS建模：感知信道建模中需要利用RCS来表征信号经过物体产生衰落。研究中RCS具有建模●其他特性：类比通信信道建模，感知信道也需要考虑空间一致性、移动性等特性。当感知发送。此外，在通感信道建模时，需要考虑感知系统的感知方式。从无线感知模式的角度，可以根据感●单站感知模式：为主动式感知，感知发送端和感知接收端部署在同一设备上，也称为Mono-●双站感知模式：为被动式感知，感知发送端和感知接收端部署在不同设备上，也称为Bi-static或者A发B收感知模式。其中感知发送端和感知接收端均可以是通信基站或终端。双站感知模式和单站感知模式示意图如图5所示(图中感知信号收发端以基站为例)。在信道建模中，在不同感知模式下，相关参数的配置存图5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告尺度衰落建模在通感融合信道建模中，大尺度衰落主要描述距感知发送端一定距离的感知接收端的功率变化。在3GPPTR38.901[1]中，通信信道大尺度衰落主要体现在路径损耗，穿透损耗和阴影衰落中。由于通感系统具有感知发送端到感知目标以及感知目标到感知接收端两段链路，因此在建模路径损耗时需要考虑信号在两段链路中的路径损耗，并且需要考虑信号经过感知目标时由于反射、散射等造成的能量损失，该特性通常由雷达散射截面积RCS来描述。在传统雷达系统中，雷达通常需要基于LOS径的信号进行目标感知和探测，在通感系统中同样考虑存在LOS径的场景，因此通感大尺度衰落不需要考虑穿透损耗建模。此外，对于阴影衰落的建模，可完全复用现有3GPP中的阴影衰落模型。本小节将介绍通感信道大尺度衰落建模，主要包括LOS概率，路径损耗建模，以及RCS建模。需要说明的是，RCS除考虑建模在大尺度衰落上，也有研究应用于小尺度衰落中。因为物体表面介质并不是绝对均匀，每个角度可能对应不同的散射特性。如果RCS建模在小尺度衰落上，对每个感知目标或散射簇可以考虑分别建模RCS，每个感知目标和散射簇分别利用路径损耗公式计算得到路径3.2.1LOS概率在感知中LOS和NLOS是根据感知方(感知发送端和感知接收端)和感知目标之间是否存在遮挡来判断的，如果存在遮挡，即认为是NLOS，如果不存在遮挡，即认为是LOS。下面给出单站感知模式和双站感知模式中LOS和NLOS示意图。1)单站感知模式中，根据信道互异性，感知发送端到感知目标的路径和感知目标到感知接收端的路径可以认为具有相同的LOS概率。存在以下两种情况，如图6所示。S5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告2)双站感知模式中，感知发送端到感知目标的路径和感知目标到感知接收端的路径其LOS概率是S在3GPPTR38.901中定义了LOS的概率(详见7.4.2LOS概率)，在相应的感知场景中，可以沿用该模型计算感知目标的LOS概率。模在通感场景中，感知发送端发出的信号经过感知目标后到达感知接收端，其中感知发送端距感知dd同，即d1=d2。通感系统路径损耗计算公式可以基于现有3GPP定义的路径损耗计算公式修改得到。现有3GPP定义的路径损耗公式描述的是发射机到接收机的单向链路，其中包含接收机的接收天线孔径的影响，而感知目标仅反射信号。如果感知发送端到感知目标的路径损耗PL(d1)和感知目标到感知接收端的路径损耗PL(d2)分别套用一次3GPPTR38.901中表7.4.1-1给出的路径损耗模型，相当于计算了两次接收天线孔径的影响，而没有计算感知目标散射造成的影响。因此在路径损耗计算中需要减去一次接收天线5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告其中，PL(d1)和PL(d2)可以采用现有3GPP中定义的路径损耗公式，或者采用自由空间损耗公式进行计算，λ表示波长，单位为米(m)，σRCS表示感知目标的RCS，单位为平方米(m2)。具体的，PL(d1)和PL(d2)计算公式可参考表3，其中各符号定义和计算方法可参考3GPPTR38.901中表7.4.1-1。算公式[1]5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告损耗计算公式[1]续表5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告损耗计算公式[1]续表3.2.3RCS建模当感知目标接收到感知发送端发出的信号后，因其散射特性而产生散射回波，而在雷达场景中通常使用RCS来表征其散射特性。通常情况下，RCS是视角，频率，极化的复杂函数，即使对于简单的目标，观测到的RCS也会随雷达工作频率以及目标的视角发生复杂的变化。因此，可以采取不同的RCS建模方法。方法1：RCS建模为固定值在该方法中将感知目标假设为点目标，无论从任何方向入射或反射，均假设RCS为定值，因此采用特定的RCS取值。对于不同的感知目标，通常RCS取值不同。表4给出微波频段下不同反射物的RCS物RCS典型值5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告方法2：RCS建模为服从特定概率密度函数的随机变量在该方法中RCS是一个服从特定概率密度函数的随机变量，例如均匀分布、高斯分布、施威林 (Swerling)模型[10]等，其中施威林是雷达探测中常用的RCS建模方法，通常分为四种类型，也可以应用在通感RCS建模中。(1)均匀分布或高斯分布模型根据不同的感知目标，可以将RCS建模为均匀分布或者高斯分布，例如，表5给出均匀分布或高斯CSRCS值范围(2)Swerling模型该模型为雷达系统中常用的RCS模型，主要分为SwerlingI，SwerlingII，SwerlingIII和SwerlingIV四种类型。通常情况下，感知接收端感知目标时其扫描过程是周期性的。如果同一个扫描周期内的多个回波间具有相关性，不同扫描周期间的多个回波不具有相关性，即表明感知目标起伏特性变化较慢，称之为慢起伏，可用SwerlingI和SwerlingIII模型来描述。如果同一个扫描周期内的多个回波不具有相关性，即表明感知目标起伏特性变化较快，称之为快起伏，可用SwerlingII和5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告SwerlingIV模型来描述。不同的Swerling具有不同的概率分布特性，SwerlingI和SwerlingII模型将RCS建模为瑞利分布，而SwerlingIII和SwerlingIV模型将RCS建模为卡方分方法3：根据感知目标形状和电磁波角度计算RCS在该方法中将感知目标近似为简单的形状物体，根据感知目标形状和电磁波角度计算RCS。单站感知模式下，文献[16]提供了一些简单形状物体(如：球体、椭球体、圆柱体、圆形平板、矩形平板等)的RCS计算公式。双站感知模式的RCS可以基于单站模式的RCS公式，利用单-双站等价公式进行对于特定感知目标，也可以导入实际测试得到的感知目标RCS方向图进行计算。尺度衰落建模建模面向感知的传输路径包括了从感知发送端到感知目标的传输路径，以及信号经过感知目标反射到感知接收端的传输路径。感知信号在传输过程中，部分信号经过感知目标，信号中携带感知目标的相关信息，而另一部分信号不经过感知目标，只经过环境反射，或在双站感知模式中的感知收发端间的LOS径，这些信号中不携带感知目标的相关信息。经过感知目标的信号在双向链路传播时，信号可以通过LOS径在感知收发端与感知目标间传播，或者经过环境目标通过NLOS径在感知收发端与感知目标间传播。对于LOS回波，定义为3.2.1章节中单站感知模式下的LOS感知和双站感知模式下的两段LOS径的情况。对于NLOS回波信道，定位为3.2.1章节中单站感知模式下的NLOS感知和双站感知模式下的两段中存在NLOS径的情况，如图7中的(B)(C)(D)。经过环境目标的信号同样可以是LOS回波或者NLOS回波信道。针对感知信号传输多径的建模，从简单到复杂，可以考虑如下4种方法。本小节中使用的图例如图8所示。其中环境目标可以表示空间中的散射簇或散射体等概念。对于LOS回波，5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告方法1：仅建模经过感知目标的LOS回波在传统雷达系统中，由于LOS径的能量通常远大于NLOS径的能量，雷达系统需要基于LOS径进行感知与探测。为简化通感信道模型，与雷达系统类似，该方法中考虑基于自由空间的通感信道模型，仅对经过感知目标的LOS回波进行建模，即仅建模感知收发端和感知目标之间的LOS回波。方法1示意(a)单站感知模式(b)双站感知模式S方法2：建模经过感知目标的LOS回波和经过环境目标的LOS回波该方法在建模感知收发端和感知目标之间的LOS回波的基础上，同时建模感知收发端和环境目标之间的LOS回波。方法2等价于方法1的基础上添加经过环境目标的LOS回波。方法2示意图如图10所示。(a)单站感知模式(b)双站感知模式LOS境目标的LOS回波示意图方法3：建模经过感知目标的LOS回波+NLOS回波和经过环境目标的LOS回波该方法中在LOS感知信道的基础上添加经过感知目标的NLOS径信道，即按照现有通信系统的信道模型建模感知发送端与感知目标间的LOS径和NLOS径。假设环境中存在M-1个环境目标，则感知发送端到感知目标的多径链路建模为1条LOS径和M-1条NLOS径，感知目标到感知接收端间的多径链路同样建模为1条LOS径和M-1条NLOS径。感知发送端和感知目标间的多径与感知目标和感知接收端的多径间可以建模为下列三种匹配关系。第一种匹配关系为双向链路的LOS进行匹配，双向链路的M-1条5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告NLOS径间随机匹配。第二种匹配关系为双向链路的LOS进行匹配，双向链路的M-1条NLOS径间顺序匹配。第三种匹配关系为双向链路的多径(LOS径加NLOS径)间随机匹配(即存在LOS径和NLOS径匹配的情况)。建模经过环境目标的信道时，仅建模感知信号收发端和环境目标之间的LOS径信道。此外，在双站感知模式中，同时建模感知收发端间的LOS径信道。方法3等价于方法2的基础上添加经过感知目标的NLOS回波。方法3示意图如图11所示(图中经过感知目标的NLOS径以单跳为例，实际建模时不限制NLOS径的跳数(与3GPP信道建模相同)。此外，红色表示经过感知目标的LOS径，蓝色表示经过感知目标的NLOS径)。(a)单站感知模式(b)双站感知模式SLOS方法4：建模经过感知目标的LOS回波+NLOS回波和经过环境目标的LOS回波+NLOS回波该方法在建模经过环境目标的信道时除建模LOS径外，同时建模NLOS径，即考虑部分经过环境目标的信道经过多次散射簇的反射(多跳)后被感知接收端接收。方法4等价于方法3的基础上将部分经过环境目标的LOS径修改为NLOS径。方法4示意图如图12所示(图中经过环境中的干扰的NLOS径信道以双跳为例)。(a)单站感知模式b模式LOSNLOS过环境目标的LOS回波+NLOS回波示意图5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告建模步骤通感信道包含通信信道和感知信道，其中通信信道小尺度建模沿用3GPPTR38.901中的方法，感知信道小尺度建模在3GPPTR38.901建模流程上进行修改。在小尺度建模中，针对通信和感知信道是否存在相关性，分两种情况来建模。当通信和感知信道存在相关性时，利用通信和感知信道共享的环境信息，根据通信信道NLOS簇的空间位置映射出环境目标，以此构建通感信道关联性模型。当通信置。●通信信道：包含LOS和NLOS信道。●感知信道：包含环境目标的感知信道和感知目标的感知信道。●环境目标的感知信道：指感知发送端-环境目标-感知接收端之间的信道，包括LOS回波和NLOS回波信道。环境目标为环境散射体，比如建筑物、植被等。●感知目标的感知信道：指感知发送端-感知目标-感知接收端之间的信道，包括LOS回波和NLOS回波信道。感知目标为车辆、无人机、行人等。A发A收感知模式和A发B收感知模式的多径传播如图14所示，考虑经过感知目标和环境目标的LOS径与NLOS径。5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告图14A发A收(左)/A发B收(右)感知信道多径传播示意图段的小尺度信道建模方法该方法将感知发送端到感知目标之间的信道、感知目标到感知接收端之间的信道进行分段建模。在第一段信道建模中，将感知目标建模为接收端，而在第二段信道建模中，将感知目标建模为发送端，最终将两段信道进行级联获取完整的信道。在每段信道生成时，均可以建模LOS和NLOS簇，可以道特征。感知信道建模流程如下所示。以下描述以基站到感知目标、环境目标的信道建模为例，同样的方景、网络布局以及天线参数●选择场景类型，支持UMi、UMa、RMa、InH、InF、UAV、V2X等场景；●配置基站和终端阵列天线相对于全局坐标系的方向，基站阵列方向由ΩBS,α(bearingangle)、ΩBS,β(downtiltangle)和ΩBS,γ(slantangle)决定，终端阵列方向由ΩUT,α、ΩUT,β和ΩUT,γ决定，根据阵列方向，可以将仿真空间中的全局坐标转换为在阵列天线上的局部坐标；5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告配置通感系统的中心频率fc和带宽B，单位Hz；●配置感知目标的RCS类别(如车辆、无人机)、数量和全局坐标系下的移动速度和方向；●配置感知目标的3D坐标，并由此分别计算出每个感知发送端、感知接收端与感知目标之间的●配置环境目标的RCS类别、数量和以及全局坐标系下的移动速度和方向。当环境目标为静止针对不同的仿真场景，步骤2~10中的参数计算或取值有所不同，包括LOS/NLOS概率计算，大尺度参数(DS、AS、SF、K)、簇时延、角度参数等。UMi、UMa、RMa、InH、InF场景参考3GPPTR38.901，UAV场景参考3GPPTR36.777，V2X场景参考3GPPTR37.885。◆步骤2:确定传播LOS/NLOS每个感知发送端、感知接收端与感知目标之间的LOS和NLOS状态确定方法参考3.2节。。◆步骤4:计算大尺度参数(DS、AS、SF、K)复用3GPPTR38.901的7.5章节方法分别获取感知目标到感知发送端和感知接收端的DS、AS、SF、K参数。对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。当感知目标和终端位置一致时，感知发送端到终端的通信信道和感知发送端到感知目标的感知信道的大尺度参数一致。对于A发A收模式，感知发送端到终端的通信信道和感知目标到感知接收端的感时延复用3GPPTR38.901的7.5章节方法分别获取感知目标到感知发送端和感知接收端的簇时延参n对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。对于A发A收模式，如果为LOS簇，和取值一致。如果为NLOS簇，两段信道可采用相同的当感知目标和终端位置一致，通信信道和感知信道的簇时延存在相关性。如果感知发送端为基5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告功率复用3GPPTR38.901的7.5章节方法分别获取感知目标到感知发送端和感知接收端的Pα,n和Pnn对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。对于A发A收模式，如果为LOS簇，对应的Pα,n和Pβ,n取值一致。如果为NLOS簇，两段信道可采用在生成感知目标信道时，NLOS簇的数目与信道建模复杂度相关，可考虑以下方法来进行建模。存在LOS簇情况下，包括：●选项1：仅保留LOS簇；●选项2：仅保留LOS簇和功率最强的NLOS簇；●选项3：保留LOS簇和所有NLOS簇。如果不存在LOS簇，包括：●选项1：不建模感知信道；●选项2：仅保留功率最强的NLOS簇；●选项3：保留所有NLOS簇。达角和离开角复用3GPPTR38.901的7.5章节方法分别获取感知目标到感知发送端和感知接收端的四个角别为感知发送端(图14基站A)到感知目标的水平和垂直离开角，和分别为感知发送端(图14中基站A)到感知目标的水平和垂直到达角，和分别为感知目标到感知接收端(图14基站B)的水平和垂直离开角，和分别为感知目标到感知接收端(图14基站B)的水平和垂直到对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。对于A发A收模式，如果为LOS簇，对应的与一致，〖对应的与一致，对当感知目标和终端位置一致时，通信信道和感知信道的在簇角度上存在相关性。如果感知发送端5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告为基站，基站到感知目标的感知信道的水平、垂直离开角与基站到终端的通信信道的水平离开角、垂目标的感知信道和感知信道的相关性，生成环境目标的感知信道该方法将通信信道的NLOS簇对应的散射体建模成当成环境目标，并根据NLOS簇的角度、时延参数映射出散射体的空间位置。为了降低环境目标的建模复杂度，在建模中仅根据簇的信道参数，不考虑子径的信道参数来确定环境目标的位置。在这种情况下，相当于1个簇对应1个散射体，对应1个环境目标，簇和散射体的位置相同。散射体的RCS根据散射体的类型(如建筑物、植被)确定。根据概率分布随机确定散射体类型，比如散射体为建筑物的概率是50%，为植被的概率是50%。.1:环境目标的位置映射根据通信信道中的NLOS簇的时延、AOD、ZOD、AOA、ZOA参数映射出散射体在几何空间的实际位置。当感知发送端为基站时，根据基站到终端的通信信道NLOS簇参数确定散射体在全局坐标系中的位置坐标。散射体的位置映射与每条径经历的簇的数量有关。每条基站到终端的链路存在单跳或多跳的情况，如图15所示。在单跳情况下，NLOS信道经历一次簇散射达到感知接收端；在多跳情况下，NLOS信道经过2次或者2次以上的簇散射到达感知接收端。图15散射体映射示意图(1)多跳散射体映射方法5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告假定最多两跳，根据NLOS簇的时延、AOD、ZOD计算散射体的位置，具体是一跳还是两跳取决于计算结果，计算方法参考QuaDRiGa[12]信道模型的实现。在通信簇的空间映射过程中，根据AOD/ZOD和路径时延计算FBS(First-bouncescatter)的位置，不考虑感知接收端的AOA/ZOA。由于LOS路径r发送端和感知接端之间的距离，对应簇n的离开角(n,ZOD,n,AOD)，转换到全局以得到bn表示从TX(感知发送端)指向FBS的向量，为从TX指向散射体的单位向量。对于TX、RX(感知接收端)和散射体构成的三角结构，通过余弦公式计算TX和FBS之间的距离|bn|，方式如下：进一步地，可以得到FBS相对于TX的笛卡尔坐标，若TX位于全局坐标系的原点，则该笛卡尔坐标即FBS的全局坐标。(2)单跳散射体映射方法方法2-1：基于NLOS簇的离开角和到达角计算散射体的位置利用散射簇的AOD、AOA、ZOD、ZOA四个角度确定散射体的空间位置，计算过程如下。1)已知距离R，某条多径的水平离开角AOD为，垂直离开角ZOD为，水平到达角AOA为，垂直到达角ZOA为；5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告2)利用水平离开角为，垂直离开角为可以确定发射信号射线和LOS径之间的夹角γ，即3)利用水平到达角为，垂直到达角为可以确定到达信号射线和LOS径之间的夹角，即图16水平离开角和垂直离开角示意图4)假设由步骤2)和步骤3)得到的和在同一平面上，由此可将该平面表示为椭圆，如图17图17散射体、收发机和目标所在椭圆切面5)通过发射信号射线和接收信号射线，可以确定一个交点。该交点即为散射簇中一个散射体的位通过联立两条射线方程，得到收发机到散射体的距离d1和散射体到目标的距离d2如下：5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告方法2-2：基于NLOS簇的时延、AOD、ZOD计算散射体的位置利用簇的AOD、ZOD和时延三个信息确定散射体的空间位置，计算过程如下。1)已知距离R，某条多径的水平离开角AOD为φ，垂直离开角ZOD为θ，随机产生的时延τn。2)利用水平离开角φ，垂直离开角θ确定发射信号射线和LOS径之间的夹角γ。3)切出γ所在的平面，由此可将该平面表示为椭圆。并由时延τn可以确定，第n个散射体对应的总距离d1+d2：4)通过发射信号射线方程和椭圆方程联立，可以确定两个交点，舍弃其中一个交点，得到散射体5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告的距离d1和散射体到目标的距离d2表示如下：方法2-3：基于NLOS簇的时延、AOA、ZOA计算散射体的位置利用各个簇的AOA、ZOA和时延三个信息确定散射体的空间位置，该方法与利用AOD、ZOD和时综合比较上述散射体映射方法，多跳散射体映射方法建模较为复杂，可优先考虑单跳散射体映射方法。在单跳散射体映射方法中，方法2-1假设两条射线在一个平面内可以相交，偏理想化，另外有可能出现多个簇的部分角度信息相同，导致多个簇的空间位置重合。方法2-2和方法2-3计算方法相似，建议采用单跳散射体映射方法2-2。2:构建所有环境目标位置的集合根据步骤8.1生成的簇位置，构建环境目标位置集合。假设有1个基站，M个终端，每个终端有N条NLOS簇，则可以获取到的环境目标位置的数量为M*N。◆步骤8.3:判断环境目标到感知发送端和感知接收端的LOS概率根据步骤2中的方法确定环境目标到感知发送端和感知接收端的LOS/NLOS状态。4:环境目标筛选结合环境目标的空间位置以及LOS/NLOS状态筛选出有效的环境目标，环境目标的筛选条件如下：●映射出环境目标的位置坐落于当前的仿真区域空间内；●环境目标与感知发送端或感知接收端的信道状态是LOS。当环境目标的位置不在仿真区域内，并且不是LOS态时，则不用生成环境目标的感知信道。5:根据环境目标的位置生成感知信道重复上述步骤3~7生成路损，大尺度参数，簇时延，角度、功率相关参数的方法获取环境目标到感●生成τeα,n和τeβ,n，其中τeα,n代表感知发送端到环境目标的第n个簇的时延，τeβ,n代表环境目●生成Peα,n和Peβ,n，其中Peα,n代表感知发送端到环境目标的第n个簇的功率，Peβ,n代表环境目标5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告●生成AoAeα,n，AoDeα,n，ZoAeα,n，ZoDeα,n，AoAeβ,n，AoDeβ,n，ZoAeβ,n，ZoDeβ,n，其中AoAeα,n和ZoAeα,n分别为感知发送端到环境目标的水平和垂直到达角，AoDeα,n和ZoDeα,n为别为感知发送端到环境目标的水平和垂直离开角，AoAeβ,n和ZoAeβ,n分别为环境目标到感知接收端的水平和垂直到达角，AoDeβ,n和ZoDeβ,n分别为环境目标到感知接收端的水平和垂直离开角。由于环境目标的空间位置是根据通信信道NLOS族的角度、时延等信息确定，因此通信信道NLOS簇的角度与环境目标的感知信道之间存在相关性。如果发送端为基站，即基站到终端NLOS簇的离开角AoDc,n、ZoDc,n分别与基站到环境目标的LOS簇角度AoDeα,LOS、ZoDeα,LOS一致。感知信道的相关性，独立生成环境目标的感知信道感知信道和通信信道不相关，利用统计方法独立生成环境目标感知信道，如图18所示。按3GPPTR38.901中的建模流程，在选择场景后搭建的信道模型已考虑了散射体的影响。虽然模型中没有对散射体特性进行描述，也没有描述每个场景中散射体的具体位置，但将电磁波经过多个散射体之间的图18根据统计方法生成环境目标信道对于A发B收模式，利用统计方法独立生成环境信道，该信道与感知目标不相关，可以视为对环境中的环境目标进行统计性建模，复用3GPPTR38.901中的步骤生成环境信道参数。对于A发A收模式，环境信道采用随机撒放环境目标建模实现，环境目标(与感知目标无关)的信●第1步：环境中随机撒放若干个环境目标，确定每个环境目标的3D坐标；●第2步：在不考虑通信和感知信道相关性的情况下，参考感知目标信道的生成，使用步骤2~7分5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告在生成环境目标的感知信道时，NLOS簇的数目与信道建模复杂度相关，可考虑以下方法来进行建模。存在LOS簇情况下，包括：●选项1：仅保留LOS簇；●选项2：仅保留LOS簇和功率最强的NLOS簇；●选项3：保留LOS簇和所有NLOS簇。如果不存在LOS簇，包括：●选项1：不建模感知信道；●选项2：仅保留功率最强的NLOS簇；●选项3：保留所有NLOS簇。配对复用3GPPTR38.901的7.5章节实现，获取感知目标和环境目标到感知发送端和感知接收端的簇叉极化功率比复用3GPPTR38.901的7.5章节实现，获取感知目标和环境目标的交叉极化功率比。对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。成初始随机相位复用3GPPTR38.901的7.5章节实现，完成感知目标和环境目标的随机相位分配。信道系数(1)分段信道系数级联方法1●感知信道LOS回波的信道系数感知发送端到感知目标的信道系数如下公式所示，表示感知接收端的天线u与感知发送端的天线s之间的信道，其中带下标α的参数表示感知发送端到感知目标的信道参数，带下标β的参数为感知目标到感知接收端的信道参数。在建模中将感知目标视为中间节点，整体信道为感知发送端到感知目标、感知目标到感知接收端两段信道的级联并叠加多径传播引入的影响。公式中第三、四项及第六项的后半部分建模了发送端到感知目标的信道特征，第一、五项及第六项的前半部分建模了感知目标到接收端的信道特征公式。其中，第一项为感知接收端的天线方向图，第二项通过2*2的矩阵模拟了多径经过反射绕射衍射等传播机制导致极化方向之间的泄漏，第三项为感知发送端的天线方向图，第四项、第五项分别表征了由于感知发送端、接收端天线阵面不同天线波程差引入的相位变化构成的导向5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告矢量，第六项表征因感知目标移动引入的相位变化，即通过感知目标移动速度与感知发送端到感知目普勒频偏。 为感知接收端的接收矢量。M为每个目标导致的LOS回波簇的子径个数，簇内角度扩展可以根据实测结果给定。如果将感知或者环境目标建模为单个质点，则M的数量可以设置为1，即簇内的子径个对于A发A收模式，环境目标的信道系数的公式与感知目标的信道系数公式相似，只需将感知目标到感知发送端和感●感知信道NLOS回波信道系数每个感知目标的NLOS簇的生成方式如下：其中d3D=d1+d2为感知或环境目标与感知发送端和感知接收端的LOS回波距离,d1为感知发送端到5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告M取值沿用通信信道中径的取值(即20个径)，未来可根据感知信道的测量结果进行修正。此外，对于感知发送端和感知目标间的NLOS径与感知目标与感知接收端间的NLOS径随机匹配时，上述综合感知信道LOS簇和NLOS簇的信道系数，每个感知目标或环境目标的感知信道系数为：其中，K因子服从高斯分布，生成方式参考3GPPTR38.901。由于和的信道，并且做了功率归一化，两段信道只需生成1个合成的K因子。上述公式考虑的是LOS场景下，感知发送端和感知接收端与感知目标之间均存在LOS簇。若为NLOS场景，则对应K取值为0，此时生成信道簇的总数为N。当两段信道中的簇和子径数相同时，簇和子径的配对采用一一配对的方法，即第一段信道的第n个簇的第m条子径与第二段信道的第n个簇的第m条子径进行配对。当两段信道中的簇和子径数不同时(比如第一段信道为NLOS场景，第二段信道为LOS场景)，两段信道分别按顺序取前N个簇进行一一配对，并删除剩余无法配对的簇。当NLOS簇的子径与LOS簇的子径进行配对时，首先将LOS簇的子径数扩展到与NLOS簇的子径数相同，并且每条子环境目标的信道系数公式与感知目标的信道系数公式相似，只需将感知目标到感知发送端和感知在A发B收感知场景中，当感知发送端与感知接收端之间存在LOS传播时，除上述信道路径外，还存在感知发送端直接到感知接收端的LOS径，其生成方式参考3GPPTR38.901通信信道LOS径生成方式。(2)分段信道系数级联方法2参考3GPPTR38.901分别生成感知发送端到感知目标、感知目标到感知接收端链路的时域信道5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告xs，u为感知接收端天线。感知发送端到感知目标链路、感知目标到感知接收端链路的LOS簇的生成方式如下：d感知目标的距离，d2为感知目标到感知接收端的距离。感知发送端到感知目标、感知目标到感知接收端链路的NLOS簇的生成方式如下：5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告：在实际场景中感知目标是有物理尺寸的，入射信号到达感知目标进行反射，这些信号在感知目标上存在多个反射点，且反射点位置是不同的，可以把这些反射点等效为多个天线。在对感知目标进行多天线建模时，需考虑天线增益、天线数量、天线极化配置等。例如：可以将感知目标天线配置为与。式：●方法1：首先，两段信道的各个簇功率两两相乘，将相乘后的功率值从高到低排序；其次，选择出两段信道中需要进行卷积的簇，优选相乘后功率值较高的簇，剔除相乘后功率值较低的簇；最后，●方法2：首先，分别对两段信道进行簇内径合并(合并时径功率相加，角度重新生成)；然后，。在A发A收模式时，环境目标的信道系数公式与感知目标的信道系数公式相似，只需将感知目标到感知发送端和感知接收端的信道参数取值替换成环境目标的感知信道参数即可。在A发B收模式时，环境目标的信道系数公式参考3GPPTR38.901，或者和A发A收模式下环境目标信道系数公式一致。◆步骤13:叠加RCS和大尺度所有感知目标和环境目标叠加之后的信道，其中Y为感知目标数，P为环境目标数，为第k个目标的感知信道系数，PLk为第k个目标的路损，SLk为第k个目标的阴影衰落。路损和阴影衰落的计算参考3.2节，其中当根据目标的形状和角度计算RCS时，用于RCS计算的●信道中存在LOS径时：LOS径的角度，即感知发送端到感知目标LOS径的垂直到达角、水平到达角，以及感知目标到感知接收端LOS径的垂直离开角、水平离开角。●信道中不存在LOS径时：根据感知目标3D坐标计算出的感知发送端、感知接收端与目标之间的LOS方向角度。或者在所有NLOS径中，选取功率最大的NLOS径对应的角度。分段的小尺度信道建模方法5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告该建模方法将感知发送端到感知目标之间的信道和感知目标到感知接收端之间的信道建立成一段到感知目标，感知目标到感知接收端路径，建模方法沿用3GPPTR38.901的过程。与分段建模方法相比，该方法将感知目标建模为单个感知簇，感知发送端到感知目标以及感知目标到感知接收端之间的信道构成一个LOS回波。相比于3.3.2.1节中的分段信道建模方法，本章节建模方法不考虑感知发送端到散射体再到感知目标，以及感知目标到散射体图19整体信道目标建模示意图设置场景、网络布局以及天线参数●选择场景类型，支持UMi、UMa、RMa、InH、InF、UAV、V2X等场景；●配置基站和感知目标的3D坐标，并由此计算出每个感知发送端和感知目标之间的LOS方向●配置基站阵列天线相对于全局坐标系的方向，基站阵列方向由ΩBS,α(bearingangle)、ΩBS,β(downtiltangle)和ΩBS,γ(slantangle)决定，根据阵列方向，可以将仿真空间中的全局坐标转换配置通感系统的中心频率fc和带宽B，单位Hz；5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告●配置感知目标的RCS类别(如车辆、无人机)、数量和全局坐标系下的移动速度和方向；针对不同的仿真场景，步骤2~8中的参数计算或取值有所不同，包括LOS/NLOS概率计算，大尺度参数(DS、AS、SF、K)、簇时延、角度参数等。UMi、UMa、RMa、InH、InF场景参考3GPPTR38.901，UAV场景参考3GPPTR36.777，V2X场景参考3GPPTR37.885。◆步骤2：确定传播LOS/NLOSLOS回波和NLOS回波状态确定方法参考3.2节。计算路损针对感知目标，参考3.2节中的大尺度建模方法，建模感知发送端到感知目标，再到感知接收端的路损。针对环境信道，参考3GPPTR38.901的路损建模方法，建模感知发送端到感知接收端的路损。◆步骤4：生成大尺度参数(DS、AS、SF、K)复用3GPPTR38.901的7.5章节方法获取感知发送端到感知目标再到感知接收端的DS、AS、SF、K参数。对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。生成簇延迟当考虑每个感知目标建模为单个感知簇时有n=1，将发射端到感知目标再到接收端整体建模为LOS该感知目标簇的相对时延：τn=0。根据3GPPTR38.901中将该簇分为三个子簇。其中，τn=0。生成簇功率当考虑每个感知目标建模为单个感知簇时，不需要进行各个簇之间的功率分配，即所有功率都是生成簇出发角与到达角角度生成过程继续沿用3GPPTR38.901中7.5节中的步骤7，产生AOD/ZOD和AOA/ZOA，目标的LOS发射角度代替全局坐标系中感知发送端到感知接收端的LOSAOD和LOSZOD表示为5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告，用感知目标到感知接收端的LOS接收角度代替全局坐标系中感知发送端到感知接收端的LOSAOA和LOSZOA表示为。对应感知目标簇中第m条径的角度复用3GPPTR38.901，可以表示为：其中，建模一个簇时，cASA，cASD，cZSA，cZSA均为1，仅考虑簇内的径的角度扩展。在A发A收模式中，去程的链路方向与回程的链路方向呈180度的关系。生成环境信道针对A发B收的双站感知模式，利用统计方法独立生成环境信道，该信道与感知目标不相关，可以视为对环境中的环境目标进行统计性建模，其中NLOS簇所对应的可以视为统计意义上的环境目标。复用3GPPTR38.901中的步骤生成环境信道参数。图20环境信道建模的示意图环境产生的感知发送端到感知接收端之间的N个NLOS簇的信道系数参考3GPPTR38.901公式7.5-28生成，LOS簇的信道系数参考3GPPTR38.901公式7.5-29生成，环境的LOS信道系数为：5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告环境的NLOS信道系数为：对于A发A收的单站感知模式，环境信道采用随机撒放环境目标建模实现，环境目标(与感知目标无关)的信道建模步骤如下：第1步：环境中随机撒放若干个环境目标，确定每个环境目标的3D坐标；第2步：在不考虑通信和感知信道相关性的情况下，根据步骤2~7生成感知发送端经每个环境目在生成环境目标的感知信道时，是否保留LOS簇、保留的NLOS簇的数目可以根据建模方案进行在簇内耦合各径的方位角和仰角复用3GPPTR38.901的7.5章节的步骤8，在子簇内随机耦合径级别的AOD角度与AOA角度；随机耦合ZOD角度与ZOA角度；随机耦合AOD角度与ZOD角度。生成交叉功率比复用3GPPTR38.901的7.5章节实现，获取感知目标和环境目标的交叉极化功率比。对于UAV场景，参数取值参考3GPPTR36.777；对于V2X场景，参数取值参考3GPPTR37.885。：初始化相位复用3GPPTR38.901的7.5章节实现，完成感知目标的随机相位分配。：生成信道系数复用3GPPTR38.901中方法生成感知信道系数，但需额外加入簇的绝对时延，及目标速度分别相对感知发送端和接收端引起的多普勒影响。针对感知发送端到感知目标和感知目标到感知接收端都存在LOS径的情况下，感知信道可以细分为两种方案：●选项1:建模为经过感知目标的1个LOS回波径叠加多个NLOS回波径建立感知发送端到感知目标，再到感知接收端的一个LOS回波径，与多个NLOS回波径，并利用莱5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告斯因子将LOS回波径与NLOS回波径进行合并，作为LOS回波的信道。表示感知发送端到感知目标，再到感知接收端之间的LOS回波径的信道系数，该LOS回波径的随机相位可视为参考基准，即归一化后的相位。中第2项引用了3GPPTR38.901中LOS径中确定性相位表达，在一些场景中LOS回波经过感知目标后，相位可能发生随机变化，相位变化可表示感知发送端到感知目标，再到感知接收端之间的LOS回波簇的NLOS回波径的信道系数；d3D为感知发送端到感知目标再到感知接收端之间的距离。5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告来自感知目标的接收矢量，可以参考3GPPTR38.901中的定义。●选项2:整体建模为一个NLOS簇将感知目标建模为单个感知簇，感知发送端到感知目标以及感知目标到感知接收端之间的感知信道整体构成一个NLOS簇[19]，将所有的径都视为NLOS径，无须考虑莱斯因子的影响。感知目标的LOS◆步骤13叠加RCS和大尺度考虑多目标的感知信道系数，针对每个目标利用上述步骤，实现单个目标的感知信道模型生成其中，T表示目标个数。PLk为第k个目标的路损，SLk为第k个目标的阴影衰落。进一步的，考虑步骤8中按3GPPTR38.901生成的感知发送端到感知接收端的环境信道，则：其中，T为感知目标数，为第k个目标的信道系数，为环境的信道系数，PLk为第k个目标的路损，SLk为第k个目标的阴影衰落,PLe为环境的路损，SLe为环境的阴影衰落。路损和阴影衰落的计算参考3.2节，其中当根据目标的形状和角度计算RCS时，用于RCS计算的角度参数为感知发送端到感知目标LOS方向的垂直到达角、水平到达角，以及感知目标到感知接收端LOS方向的垂直离合信道特性建模性建模3GPPTR38.901章节7.6.3中给出了一种空间一致性建模方法，以及在基站或者用户移动后的信道更新方法。在信道生成过程中，通过在随机数的生成过程中考虑与用户位置的相关性，对包括簇5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告时延，簇功率，以及室内距离等一共12个参数的生成过程引入空间一致性。另外，由于参数的属性不同，比如用户是否在室内或者室内距离仅与用户位置相关，与基站的位置不相关，而对于信道大尺度和小尺度参数不仅与用户的位置相关，也与基站的位置相关，因而不同的参数确定了不同的相关类型。对于簇时延，簇功率这些与链路相关的参数，确定为站址级别的相关性，即对于这部分参数，当生成某一个站址内的扇区基站与网络内的用户时，需要考虑这些链路的信道参数的空间一致性，而对于不同的站址上的基站与用户的链路，不需要考虑空间一致性。另外，对于室内距离等与链路不相关的参数，确定为全网络的相关性，即认为在生成这些参数时，所有的链路均需要考虑该参数的空间一在通感融合中，我们想要通过对信道的参数提取分析以及信道的变化情况来感知环境中的目标物体。现有的信道生成方法中很多的信道参数都是通过生成符合某一分布的随机值，从而导致了距离相近的两个终端产生的信道参数可能出现明显的差异，不存在空间相关性。另外考虑到网络中感知目标和终端的移动，如果发生移动之后，信道参数的更新总是独立随机的生成，同样也会导致移动前后的信道参数发生剧烈变化，从而可能影响到我们后续通过信道参数对于感知目标的感知性能。为了避免性。对于感知信道的空间一致性建模方法(以Bi-static为例，感知发送端设为基站，感知接收端设为UE)，我们可以尽量复用TR38.901给出的空间一致性建模方法。但是与基站到用户的信道不同，在感知信道的建模中，我们还要额外考虑感知目标的影响，即感知信道的建模中存在感知发送端，感知目标与感知接收端三个节点，如果仍然直接将参数的相关类型分为站址级别和网络级别将不再合适，假设在这种配置下，可能感知发送端到感知目标的信道能够比较好的存在空间一致性，但是对于感知目标到感知接收端的信道无法引入空间一致性，从而仍然使得最终的感知信道在移动发生之后发生了剧烈变化。基于这种情况，将感知信道分为感知发送端到感知目标链路与感知目标到感知接收端链路两段进行建模更有利于空间一致性的考虑和建模。我们考虑调整相关类型为：感知目标级别和网络级别的相关性。对于网络级别的相关性的定义以及对应的参数保持与TR38.901中的相同。对于感知目标级别的相关性，当网络内的节点与某一固定的感知目标建立链路时，这些链路的参数存在空间一致5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告表6参数的相关类型当某一参数为感知目标级别的相关类型时，该参数的建模方法如图21所示，根据该参数的相关距离建立覆盖网络的网格，所有网格点上根据该参数的分布独立生成随机数。当生成基站到用户1对该感知目标的感知信道时，首先生成基站到感知目标信道H1，由于基站位置在绿色方框(第四行第一个方框)内，根据绿色方框四个顶点的独立随机值经过差值计算得到该参数的随机值，然后生成感知目标到用户1的信道H2，由于用户位于蓝色方框(第四行第四个方框)内，根据蓝色方框四个顶点的独立随机值经过差值计算得到该参数的随机值，最后将信道H1和H2进行组合得到最终的感知信道。同理，生成基站与用户2对该感知目标的感知信道时，由于用户2位于黄色方框(第一行第三个方框)，生成感知目标到用户2的信道H3时，根据黄色方框四个顶点的独立随机值经过差值计算得到该参数的随机值,最后将信道H1和H3进行组合得到最终的感知信道。5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告图21空间一致性感知目标级别相关性参数生成方法假设感知目标发生位置移动，感知目标向左边移动一段距离，而基站与用户没有发生移动。相对的，我们可以认为感知目标没有发生移动，而是基站，用户1和用户2发生了向右的相对位移。如图22所示，由于基站的相对移动，基站的位置落于第四行第二个网格内，在基站到感知目标链路该参数的计算中，使用第四行第二个网格四个顶点的独立随机值通过差值计算得到。用户1在网格的相对位置也变为落在第四行第五个网格内，感知目标到用户的链路该参数的计算通过第四行第五个网格四个顶点的独立随机值通过差值计算得到。相同的，用户2由于向右的相对移动，在网格的相对位置也变为落在第一行第四个网格内，感知目标到用户的链路该参数的计算通过第一行第四个网格的四个顶点的独立ticBistatic仍然沿用3GPPTR38.901章节7.6.3给出的方法。5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告图22空间一致性感知目标级别相关性参数生成方法在之前的通信仿真中，我们一般没有考虑收发节点在垂直方向上存在移动速度，即不考虑通信节点在垂直高度上的变化。进一步的考虑到感知目标与传统通信节点的不同，比如当感知目标为无人机时，无人机非常可能在垂直方向上存在移动速度，从而导致无人机的高度发生改变，如前文所述，空间一致性的建模仅考虑了通信节点和感知目标在水平面(xoy平面)上的位置信息，考虑到感知目标可信道参数更新流程当感知发送端、感知接收端或感知目标发生移动时，如果不考虑空间一致性，在每次更新信道时根据各自的移动速度、移动方向和两次生成/更新信道的时间间隔修改感知发送端、感知接收端或感知目标的位置信息。参照3.3.2章节步骤5-7，根据感知发送端、感知接收端或感知目标更新后的位5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告如果需要考虑空间一致性，将感知目标分别作为感知发送端到感知目标链路的收端、感知目标到感知接收端链路的发端，感知信道的时延、功率和角度更新可以复用3GPPTR38.9017.6.3.2章节的信道移动性建模方法，分为处理方法A和方法B。移动性建模方法A在时刻，根据3.4.1章节的空间一致性模型，生成感知发送端到感知目标链路、感知目标到感知接。根据时刻的移动速度和移动方向，在tk=tk-1+Δt时刻感知发送端到感知目标T链路、感知目标T到将感知目标分别作为感知发送端到感知目标T链路的收端、感知目标T到感知接收端链路的发端，各参数含义可参考38.9017.6.3.2章节，其中：和分别是感知发送端和感知接收端的速度矢量，和则是感知目标的速度矢量，并且满足 和。再根据链路收端和发端速度矢量的簇变换，复用38.9017.6.3.2章节方法更新簇离开角5G-Advanced通感融合仿真评估方法研究报告移动性建模方法B通过使用3.3.2章节通感信道建模步骤1-13和3.4.1章节的空间一致性建模方法，可以为所