5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告

通信與感知融合是通信產(chǎn)業(yè)界共識(shí)5G-A未來(lái)重要演進(jìn)技術(shù)方向之一，為通信網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新應(yīng)本研究報(bào)告分析了5G-A通感融合仿真評(píng)估指標(biāo)，面向單站感知和雙站感知模式，研究基于3GPPTR38.901通信信道建模的通感融合系統(tǒng)級(jí)仿真大尺度衰落和小尺度衰落建模方法、通感融合信道空間一致性和移動(dòng)特性、以及鏈路級(jí)CDL通感融合建模方法。同時(shí)提供了產(chǎn)業(yè)界面向5G-A通感融合在典型場(chǎng)景下的最新仿真評(píng)估結(jié)果。為后續(xù)5G-A通感融合技術(shù)方案性能5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告P15G-A通感仿真評(píng)估指標(biāo)P25G-A通感融合信道建模方法研究P10P59P62P104P105IMTG)推進(jìn)組于2013年2月由中國(guó)工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合推動(dòng)成立，組織架構(gòu)基于原IMT-Advanced推進(jìn)組，成員包括中國(guó)主要的運(yùn)營(yíng)商、制造商、高校和研究機(jī)構(gòu)。推進(jìn)組是聚合中國(guó)產(chǎn)學(xué)研用力15G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告5G-A(5G-Advanced)在原有5G的移動(dòng)帶寬增強(qiáng)、超高可靠低時(shí)延、海量機(jī)器類通信的“三角能力”基礎(chǔ)上，將向垂直行業(yè)的更深領(lǐng)域擴(kuò)展，加強(qiáng)智能維領(lǐng)域探索，從支撐萬(wàn)物互聯(lián)到使能萬(wàn)物智聯(lián)，為社會(huì)發(fā)展、行業(yè)升級(jí)創(chuàng)造更多價(jià)值和貢獻(xiàn)。其中，5G-A網(wǎng)絡(luò)提供的感知能力將是實(shí)現(xiàn)未來(lái)5G-A智能網(wǎng)絡(luò)能力升級(jí)、擴(kuò)展垂直行業(yè)應(yīng)用的一個(gè)重要基礎(chǔ)能力。通信和感知融合技術(shù)已然成為5G-A的一個(gè)重要研究方向，其利用移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施使能感知服求，IMT-2020(5G)推進(jìn)組在2022年發(fā)布的《5G-A通感融合場(chǎng)景需求研究報(bào)告》針對(duì)通信感知融合的四眾所周知，移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量直接受到無(wú)線信道特性的影響，因此對(duì)無(wú)線信道傳播特性和模型的研究是推動(dòng)整個(gè)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一，同時(shí)也是每一代移動(dòng)通信技術(shù)研究和評(píng)估、設(shè)備研發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)部署的前提條件，而如何準(zhǔn)確建模復(fù)雜、易變的無(wú)線信道一直以來(lái)是移動(dòng)通信面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)引入感知能力，在其極大拓展了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能仿真評(píng)估和信道建模方法提出了挑戰(zhàn)。面向通感融合技術(shù)的信道建模不僅是對(duì)感知●檢測(cè)、定位和追蹤檢測(cè)、定位和追蹤的感知應(yīng)用主要是針對(duì)無(wú)源的(即被感知物體不參與到感知流程)，目標(biāo)檢測(cè)主要是依賴于目標(biāo)的移動(dòng)，即利用多普勒信息來(lái)檢測(cè)。其中，感知目標(biāo)通常是建議的“點(diǎn)”模型，即假設(shè)感知目標(biāo)為質(zhì)點(diǎn)且不考慮體積或形狀，在此時(shí)感知的信道建模對(duì)不同感知目標(biāo)特征和區(qū)別，主要體現(xiàn)在雷達(dá)散射截面積RCS?！癍h(huán)境重構(gòu)及目標(biāo)成像環(huán)境重構(gòu)及目標(biāo)成像的感知應(yīng)用需要對(duì)周圍環(huán)境中靜態(tài)散射體、準(zhǔn)靜態(tài)散射體、動(dòng)態(tài)散射體的位置重構(gòu)、散射特性重構(gòu)，以及對(duì)靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)散射體目標(biāo)的成像。這類應(yīng)用的信道建模需要把不同散射體的表面材質(zhì)等特征考慮進(jìn)來(lái)。進(jìn)一步的，如精細(xì)重構(gòu)散射體(如人體)時(shí)，還需要將人體軀干再25G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告●手勢(shì)及姿態(tài)識(shí)別手勢(shì)及姿態(tài)識(shí)別的感知應(yīng)用通常是在近距離分析運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的微多普勒信息。這類應(yīng)用的信道建模本研究報(bào)告對(duì)5G-A通感融合技術(shù)仿真評(píng)估指標(biāo)和通感融合信道建模方法進(jìn)行研究。其中，本研究報(bào)告中的通感融合信道建模方法主要針對(duì)檢測(cè)、定位和追蹤類感知應(yīng)用，環(huán)境重構(gòu)類和姿勢(shì)識(shí)別類本研究報(bào)告中的通感融合信道建模方法研究包括了系統(tǒng)級(jí)仿真大尺度和小尺度建模、鏈路級(jí)信道建模等。本研究報(bào)告凝聚了通信產(chǎn)業(yè)界關(guān)于5G-A通感融合技術(shù)場(chǎng)景下信道建模的最新方案與方法，提供產(chǎn)業(yè)界面向5G-A通感融合在典型場(chǎng)景下的最新仿真評(píng)估結(jié)果，為后續(xù)5G-A通感融合信道模型在通信感知融合需要同時(shí)支持感知和通信業(yè)務(wù)。一方面面向感知應(yīng)用場(chǎng)景，需要定義感知性能指通信性能指標(biāo)。性能指標(biāo)吞吐量單用戶吞吐量定義為單位時(shí)間內(nèi)單用戶正確接收的比特?cái)?shù)，即以用戶為粒度統(tǒng)計(jì)在單位時(shí)間內(nèi)層3收到的SDU包含的比特?cái)?shù)，單位為bit/s或bps。系統(tǒng)吞吐量定義為單位時(shí)間內(nèi)小區(qū)所有用戶正確接收的比特?cái)?shù)，即在單位時(shí)間內(nèi)層3收到的SDU包含的比特?cái)?shù)除以總小區(qū)數(shù)，單位為bit/s/TRxP或bps/TRxP。頻譜效率第5個(gè)百分點(diǎn)用戶頻譜效率是歸一化用戶吞吐量的CDF的5%點(diǎn)。歸一化的用戶吞吐量定義為正確接收的比特?cái)?shù)，即單位時(shí)間內(nèi)層3收到的SDU包含的比特?cái)?shù)除以信道帶寬，單位bit/s/Hz。其中，信道帶寬定義為：有效帶寬×頻率復(fù)用因子，其中有效帶寬是考慮上下行比例的歸一化工作帶寬。Ri(Ti)表示用戶i正確接收的比特?cái)?shù)，Ti表示用戶i的會(huì)話激活時(shí)間，W表示信道帶寬，ri表示用戶i的(歸一35G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告化)用戶吞吐量，定義如下：平均頻譜效率是所有用戶(正確接收的比特?cái)?shù))的聚合吞吐量，即單位時(shí)間內(nèi)層3接收到的SDU中包含的比特?cái)?shù)除以特定頻帶的信道帶寬，再除以TRxP個(gè)數(shù)，單位為bit/s/Hz/TRxP。其中，Ri(T)表示在包含N個(gè)用戶和M個(gè)TRxP的系統(tǒng)中下行用戶i或上行用戶i正確接收的比特?cái)?shù)。W表示信道帶寬，T表示數(shù)據(jù)接收使用的時(shí)間。平均頻譜效率SEavg是根據(jù)如下定義：一般而言，平均頻譜效率應(yīng)與第5百分位用戶頻譜效率使用同樣的仿真方法聯(lián)合評(píng)估。頻譜效率與許多設(shè)計(jì)因素有關(guān)。與峰值頻譜效率類似，減少開(kāi)銷(包括控制開(kāi)銷和參考信號(hào)開(kāi)銷)將有助于提高誤塊率誤塊率指BLER(BlockErrorRate，誤塊率)，即在一定時(shí)間內(nèi)傳輸一個(gè)層2/3數(shù)據(jù)包的錯(cuò)誤概為錯(cuò)誤傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包/總生成的數(shù)據(jù)包。通信開(kāi)銷一般而言，通信開(kāi)銷是指控制信號(hào)、參考信號(hào)、以及公共信號(hào)的開(kāi)銷OH(OverHead,開(kāi)銷)。在不犧牲系統(tǒng)性能的情況下，降低系統(tǒng)開(kāi)銷可以提升頻譜效率和小區(qū)數(shù)據(jù)速率。如果兩種技術(shù)提供的后處理SINR相同(即支持相同調(diào)制階數(shù)、相同編碼速率、相同層數(shù)每用戶)則通信開(kāi)銷越小越好。如下RE45G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告表1總結(jié)了下行NR的控制和參考信號(hào)開(kāi)銷。GNR結(jié)NR開(kāi)銷計(jì)算如下：體的NRE=NRB×12×NOS為時(shí)頻資源塊中的RE個(gè)數(shù)(TDL,η*BW)；●TDL表示給定上下行圖案的一個(gè)周期內(nèi)用于下行傳輸?shù)腘OSOFDM符號(hào)的長(zhǎng)度，例如，每10個(gè)時(shí)隙(NR)或10個(gè)傳輸時(shí)間間隔TTI(LTE)；●η為頻譜利用率，BW為系統(tǒng)帶寬；●NRB為帶寬η*BW內(nèi)的RB數(shù)，12為1個(gè)RB內(nèi)的子載波數(shù)；●(η*BW)是不包括保護(hù)頻帶的帶寬，一半的GP符號(hào)被視為用于下行資源，因此在計(jì)算NOS(參見(jiàn)圖2)時(shí)應(yīng)該將其考慮在內(nèi)；為同一時(shí)頻資源(TDL,η*BW)內(nèi)可用于下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸RE數(shù)；是在同一時(shí)頻資源(TDL,η*BW)內(nèi)用于控制信號(hào)、公共信號(hào)和參考信號(hào)的開(kāi)銷RE的數(shù)量；55G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告時(shí)頻資源塊(TDL,η*BW)如圖2所示。在該示例中，假設(shè)DL/UL的圖案是“DDDSU”，即3個(gè)下行時(shí)隙、1個(gè)特殊時(shí)隙和1個(gè)上行時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙由14個(gè)OFDM符號(hào)組成。1個(gè)特殊時(shí)隙由10個(gè)下行OFDM符號(hào)、2個(gè)GP符號(hào)和2個(gè)上行OFDM符號(hào)組成。一個(gè)GP符號(hào)作為下行資源，另一個(gè)GP符號(hào)作為上行資源。因此，TDL在一個(gè)DDDSU周期(5個(gè)時(shí)隙)內(nèi)由3×14+11=53個(gè)OFDM符號(hào)組成。RE數(shù)NRE，和將在53個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)計(jì)算。如果采用10個(gè)時(shí)隙作為DL/UL周期，則TDL將包括106個(gè)OFDM符號(hào)。通信空口時(shí)延通信空口時(shí)延(用戶面時(shí)延)是源端發(fā)送數(shù)據(jù)包到目的端接收到數(shù)據(jù)包所消耗的時(shí)間(以毫秒為單位)。用戶面時(shí)延定義為在網(wǎng)絡(luò)空載條件下，假設(shè)移動(dòng)臺(tái)處于激活狀態(tài)，對(duì)于給定業(yè)務(wù)在上行或下行中成功地從無(wú)線協(xié)議層2/3SDU入口點(diǎn)向無(wú)線協(xié)議層2/3SDU出口點(diǎn)成功發(fā)送應(yīng)用層分組/消息所3GPP5GNR用戶面時(shí)延評(píng)估是基于圖3所示流程。它考慮到了重新傳送的情況。假設(shè)初傳時(shí)延為其中，pn為第n次重傳的概率(n=0表示僅初傳)，且p0+p1+…+pN=1。重傳的概率與SINR、編碼方式、調(diào)制階數(shù)等相關(guān)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常假設(shè)p2=…pN=0(N>2)。T(l)的確切值取決于l，l是數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)一個(gè)時(shí)隙中的OFDM符號(hào)的索引。對(duì)于TDD頻帶來(lái)說(shuō)，如果下行數(shù)據(jù)包在上行時(shí)隙到達(dá)，則需等到下一個(gè)下行時(shí)隙發(fā)送，相比下行時(shí)隙到達(dá)的數(shù)據(jù)包，等待時(shí)間更長(zhǎng)。這種情況同樣適用于NRFDD頻帶，原因在于NR允許子時(shí)隙處理，如果數(shù)據(jù)包在時(shí)隙的后65G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告半部分到達(dá)，則可能需要等到下一個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始才能進(jìn)一步處理；而如果數(shù)據(jù)包在時(shí)隙的起始部分到達(dá)，則可能在該時(shí)隙內(nèi)處理。為了消除具體到達(dá)符號(hào)索引的影響，用戶面時(shí)延的平均值很有幫助。其其中，N是構(gòu)成一個(gè)DL/UL圖案周期的時(shí)隙數(shù)，14是在一個(gè)時(shí)隙中的OFDM符號(hào)數(shù)目。圖3用于評(píng)估的通信空口時(shí)延(用戶面時(shí)延)性能指標(biāo)面向不同場(chǎng)景，感知指標(biāo)可分為多類，各場(chǎng)景需評(píng)估的指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)有所不同。感知性能指標(biāo)大體●通用指標(biāo)：分辨率、精確度、檢測(cè)成功率、感知空口時(shí)延、感知范圍、感知更新頻率、感知開(kāi)●定位類相關(guān)指標(biāo)：距離/速度/角度的精度●成像類相關(guān)指標(biāo)：徑向/橫向分辨率，峰值旁瓣比，積分旁瓣比等，目標(biāo)分辨率，多目標(biāo)識(shí)別數(shù)等本節(jié)重點(diǎn)定義通用指標(biāo)，針對(duì)特定場(chǎng)景，如附錄中仿真場(chǎng)景，評(píng)估指標(biāo)可以此為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整或75G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告分辨率無(wú)線感知分辨率是指系統(tǒng)能夠區(qū)分的兩個(gè)鄰近目標(biāo)之間的最接近程度，主要從距離、速度和角度三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中距離和速度分辨率取決于波形參數(shù)(信號(hào)時(shí)寬和帶寬)，角度分辨率取決于天線波束寬度。通常情況下，無(wú)線感知系統(tǒng)只需要在距離、速度和角度中的某一維區(qū)分鄰近目標(biāo)。鄰距離分辨率是指點(diǎn)目標(biāo)之間的最小可區(qū)分距離。一般而言，決定距離分辨率的是感知信號(hào)的有效帶寬B，有效帶寬越寬，距離分辨率越好。距離分辨率無(wú)線感知分辨率是指系統(tǒng)能夠區(qū)分的兩個(gè)鄰近目標(biāo)之間的最接近程度，主要從距離、速度和角度三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中距離和速度分辨率取決于波形參數(shù)(信號(hào)時(shí)寬和帶寬)，角度分辨率取決于天線波束寬度。通常情況下，無(wú)線感知系統(tǒng)只需要在距離、速度和角度中的某一維區(qū)分鄰近目標(biāo)。鄰近目標(biāo)在上述三個(gè)維度都無(wú)法分辨的情況在實(shí)際中是距離分辨率是指點(diǎn)目標(biāo)之間的最小可區(qū)分距離。一般而言，決定距離分辨率的是感知信號(hào)的有效帶寬B，有效帶寬越寬，距離分辨率越好。距離分辨率R可表示為：角度分辨率(約等于半功率/3dB波束寬度)是指兩個(gè)目標(biāo)處于相同距離上，最小能夠區(qū)分的角D分辨率可表多普勒分辨率是指兩個(gè)目標(biāo)可以被準(zhǔn)確感知區(qū)分的最小多普勒頻移差距，與符號(hào)累積時(shí)間成反其中，表示OFDM系統(tǒng)可處理的最大多普勒頻移，與OFDM符號(hào)周期Tr成反比；表示符號(hào)累積時(shí)間，為估計(jì)累積符號(hào)數(shù)Nf與OFDM符號(hào)周期的乘積，即=Nf*Tr。速度分辨率是指兩個(gè)目標(biāo)處于相同距離、相同回波信號(hào)強(qiáng)度上，最小可區(qū)分的多普勒頻移差值，85G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告精確度無(wú)線感知精確度指被測(cè)目標(biāo)距離、速度和角度與其真實(shí)值之間的接近程度，通常采用均方根誤差來(lái)描述。精確度一方面取決于無(wú)線感知波形及天線參數(shù)(信號(hào)時(shí)寬、帶寬及波束寬度)，另一方面也其中，E為信號(hào)的能量，N0為單位帶寬的噪聲功率，c為光速，SNR=E/N0為信噪比，τ=MTr為信號(hào)持續(xù)時(shí)間(非壓縮的脈寬)。檢測(cè)成功率無(wú)線感知目標(biāo)檢測(cè)是指對(duì)接收機(jī)輸出的由目標(biāo)回波信號(hào)、噪聲和其它干擾組成的混合信號(hào)進(jìn)行特定的信號(hào)處理和門限判決，以規(guī)定的檢測(cè)概率(通常比較高)發(fā)現(xiàn)未知目標(biāo)的回波信號(hào)，而噪聲和其它干擾則以低概率產(chǎn)生隨機(jī)虛警(通常以一定的虛警概率為條件)。無(wú)線感知的檢測(cè)概率和虛警概率是衡量目標(biāo)檢測(cè)性能的兩個(gè)常用指標(biāo)。檢測(cè)概率Pd是指在感知接收機(jī)輸出混合信號(hào)中存在目標(biāo)回波且目標(biāo)回波信號(hào)強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)門限，系統(tǒng)判為目標(biāo)存在的正確概率。虛警概率Pfa指的是感知接收機(jī)輸95G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告出混合信號(hào)中沒(méi)有目標(biāo)回波但判決為有目標(biāo)回波的錯(cuò)誤概率。在雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)中，通常采用確保虛警概率恒定的恒虛警檢測(cè)方法，此時(shí)，目標(biāo)檢測(cè)概率取決于目標(biāo)回波信號(hào)、噪聲和干擾信號(hào)的幅度分布 (概率密度函數(shù))以及所選定的虛警概率。為了保證感知系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的質(zhì)量(例如在虛警概率Pfa=10-6的條件下發(fā)現(xiàn)概率為Pd=90%)，感知系統(tǒng)接收機(jī)必須收到足夠高的信號(hào)噪聲比。根據(jù)Shnidman經(jīng)驗(yàn)公式，感知基站在給定的發(fā)現(xiàn)概率Pd和虛警概率Pfa條件下接收回波所需的最小信噪比SNRmin為：其中N為脈沖累計(jì)數(shù)且N<40，其中sign(x)是符號(hào)函數(shù)sign(x)=2U(x)-1，即x>0，sign(x)=1；X<0，sign(x)=-1。感知空口時(shí)延感知空口時(shí)延指從源端發(fā)送感知信號(hào)到目的端接收到感知信號(hào)所消耗的時(shí)間(ms)。感知空口時(shí)延定義為在網(wǎng)絡(luò)空載條件下，假設(shè)感知設(shè)備處于激活狀態(tài)，對(duì)于給定感知業(yè)務(wù)在上行或下行中成功感感知空口時(shí)延評(píng)估應(yīng)考慮重新傳送的情況。假設(shè)初傳感知時(shí)延為T0，初傳感知時(shí)延和一次重傳感知時(shí)延的時(shí)延為T1，初傳感知時(shí)延和n次重傳感知時(shí)延的時(shí)延為Tn，則預(yù)期的感知空口時(shí)延為：其中，pn為第n次重傳感知的概率(n=0表示僅初傳)，且p0+p1+…+pN=1。重傳感知的概率與SINR、發(fā)送信號(hào)等相關(guān)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常假設(shè)p2=…pN=0(N>2)。感知范圍測(cè)距范圍包括最小可測(cè)距離和最大單值測(cè)距范圍。最小可測(cè)距離，是指感知能測(cè)量的最近目標(biāo)的距離。最大單值測(cè)距范圍，則是被測(cè)目標(biāo)的最大作用距離，如進(jìn)行三維空間感知，則需要從三維坐標(biāo)5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告感知更新頻率感知更新頻率一般定義為感知結(jié)果更新的頻率或頻次，更快的感知頻率必然需要更多的感知資間。感知開(kāi)銷 GA道建模基本原理現(xiàn)有通信系統(tǒng)中僅建模信號(hào)發(fā)射端與信號(hào)接收端間的單向多徑信道，用于描述信號(hào)發(fā)射端與信號(hào)接收端間的信道環(huán)境特性，例如3GPPTR38.901中簇延遲線CDL信道等[1]。然而，在通感融合系統(tǒng)中，由于感知系統(tǒng)需要通過(guò)接收感知目標(biāo)反射的感知信號(hào)對(duì)環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行感知和探測(cè)，因此需要構(gòu)建適用于通感系統(tǒng)的雙向多徑信道，包括從感知發(fā)送端到感知目標(biāo)之間的鏈路以及感知目標(biāo)到感知接收端之間的鏈路。通感信道模型可以在現(xiàn)有通信信道模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入感知系統(tǒng)相關(guān)的元素及特征，例如雷達(dá)散射截面積RCS等信息，對(duì)通信信道模型進(jìn)行改進(jìn)，使其適用于不同的通感場(chǎng)景，在傳統(tǒng)通信系統(tǒng)信道建模中，通信信道建模方法大致可分為三類，即統(tǒng)計(jì)性信道模型、確定性信●統(tǒng)計(jì)性信道模型：統(tǒng)計(jì)性建模方法也稱為參數(shù)建模法，主要通過(guò)信道測(cè)量并基于無(wú)線信道的統(tǒng)計(jì)特性建立信道模型。該方法通過(guò)對(duì)典型場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，從大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中歸納出信道重要的5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告統(tǒng)計(jì)特性，以此獲得無(wú)線信道的經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)無(wú)線信道測(cè)量的側(cè)重點(diǎn)和所采取的方法，統(tǒng)計(jì)性建模又可以分為信道沖激響應(yīng)建模和隨機(jī)信道建模。信道沖激響應(yīng)建模側(cè)重于無(wú)線信道多徑衰落，例如抽頭延遲線模型。隨機(jī)信道建模法多用于窄帶通信系統(tǒng)的建模，主要是預(yù)測(cè)一個(gè)大范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度變●確定性信道模型：該方法利用無(wú)線傳播環(huán)境的具體地理信息，根據(jù)電磁波傳播理論等分析預(yù)測(cè)無(wú)線信道模型，無(wú)需進(jìn)行大量的實(shí)測(cè)，只需利用傳播環(huán)境的詳細(xì)信息對(duì)信號(hào)的傳播進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，例如地理特征、建筑結(jié)構(gòu)、材料特性等。常用的確定性建模方法包括RT(RayTracing,射線跟蹤法)，F(xiàn)DTD(Finite-DifferenceTime-Domain,時(shí)域有限差分法)等。●半確定性信道模型：該方法融合了統(tǒng)計(jì)性模型和確定性模型的優(yōu)點(diǎn)，模型復(fù)雜度較低，較好的基于確定性模型導(dǎo)出的公式進(jìn)行改進(jìn)，提升信道建模精度。常用的半確定性建模方法包括統(tǒng)計(jì)與RT結(jié)合的方法SRH，基于隨機(jī)散射體放置與RT結(jié)合的方法SSRTH，基于數(shù)字地圖的混合信道建模方法等。較5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告當(dāng)前業(yè)界廣泛采用的3GPP標(biāo)準(zhǔn)化建模方法屬于統(tǒng)計(jì)性信道模型中的信道沖激響應(yīng)建模法，如圖4所示，信道沖激響應(yīng)建模法對(duì)多條子徑的角度、時(shí)延和功率信息等進(jìn)行建模。例如，3GPPTR38.901中建模了用于系統(tǒng)級(jí)仿真的快衰模型和用于鏈路級(jí)仿真的TDL和CDL模型。下面以CDL模型為例，介紹其原理。3GPPTR38.901中對(duì)CDL模型進(jìn)行了定義，該模型適用于從0.5GHz到100GHz的頻率范圍，最大帶寬為2GHz。CDL信道模型基于簇的概念進(jìn)行建模，由于在信道測(cè)量中信號(hào)經(jīng)過(guò)一組散射體后到達(dá)接收機(jī)，其多徑時(shí)延、離開(kāi)角、到達(dá)角(角度信息用于表征信道模型的空間特性)等參數(shù)具有相似的統(tǒng)計(jì)特性，因此將一組散射體建模為簇的概念。CDL信道共有五種不同的模型，分別為CDL-A (包含23個(gè)簇)，CDL-B(包含23個(gè)簇)，CDL-C(包含24個(gè)簇)，CDL-D(包含13個(gè)簇)以及CDL-E(包含14個(gè)簇)模型。CDL-A、CDL-B和CDL-C模型主要用于描述NLOS場(chǎng)景信道，而CDL-D和CDL-E模型主要用于描述LOS場(chǎng)景信道。此外，CDL信道每個(gè)簇中均建模20個(gè)徑，每個(gè)徑在在通感融合系統(tǒng)雙向多徑信道建模中，一種可行的方案是基于3GPPTR38.901中現(xiàn)有通信信道模型，在其基礎(chǔ)上引入感知相關(guān)特征(例如RCS等)，進(jìn)而適用于通感系統(tǒng)雙向多徑傳輸。具體地，通感信道模型中的全局坐標(biāo)系，應(yīng)用場(chǎng)景，天線模型，陰影衰落等模型可直接參考3GPPTR38.901。大尺度路徑損耗、小尺度多徑，環(huán)境干擾建模，RCS建模等需要進(jìn)一步研究與增強(qiáng)，增強(qiáng)方向總體考●大尺度路徑損耗：大尺度路徑損耗包括了感知發(fā)送端與感知目標(biāo)、感知目標(biāo)與感知接收端的路5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告●小尺度多徑建模：感知發(fā)送端與感知目標(biāo)、感知目標(biāo)與感知接收端之間的多徑可以建模為L(zhǎng)OS徑、NLOS徑，同時(shí)可以引入環(huán)境目標(biāo)，信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)反射對(duì)感知信號(hào)接收形成干擾。感知發(fā)送端與環(huán)境目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)與感知接收端之間的多徑也可以建模為L(zhǎng)OS徑、NLOS徑。當(dāng)模型中有通信目標(biāo)的相關(guān)性。●RCS建模：感知信道建模中需要利用RCS來(lái)表征信號(hào)經(jīng)過(guò)物體產(chǎn)生衰落。研究中RCS具有建?！衿渌匦裕侯惐韧ㄐ判诺澜?，感知信道也需要考慮空間一致性、移動(dòng)性等特性。當(dāng)感知發(fā)送。此外，在通感信道建模時(shí)，需要考慮感知系統(tǒng)的感知方式。從無(wú)線感知模式的角度，可以根據(jù)感●單站感知模式：為主動(dòng)式感知，感知發(fā)送端和感知接收端部署在同一設(shè)備上，也稱為Mono-●雙站感知模式：為被動(dòng)式感知，感知發(fā)送端和感知接收端部署在不同設(shè)備上，也稱為Bi-static或者A發(fā)B收感知模式。其中感知發(fā)送端和感知接收端均可以是通信基站或終端。雙站感知模式和單站感知模式示意圖如圖5所示(圖中感知信號(hào)收發(fā)端以基站為例)。在信道建模中，在不同感知模式下，相關(guān)參數(shù)的配置存圖5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)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發(fā)送端一定距離的感知接收端的功率變化。在3GPPTR38.901[1]中，通信信道大尺度衰落主要體現(xiàn)在路徑損耗，穿透損耗和陰影衰落中。由于通感系統(tǒng)具有感知發(fā)送端到感知目標(biāo)以及感知目標(biāo)到感知接收端兩段鏈路，因此在建模路徑損耗時(shí)需要考慮信號(hào)在兩段鏈路中的路徑損耗，并且需要考慮信號(hào)經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)時(shí)由于反射、散射等造成的能量損失，該特性通常由雷達(dá)散射截面積RCS來(lái)描述。在傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)中，雷達(dá)通常需要基于LOS徑的信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)感知和探測(cè)，在通感系統(tǒng)中同樣考慮存在LOS徑的場(chǎng)景，因此通感大尺度衰落不需要考慮穿透損耗建模。此外，對(duì)于陰影衰落的建模，可完全復(fù)用現(xiàn)有3GPP中的陰影衰落模型。本小節(jié)將介紹通感信道大尺度衰落建模，主要包括LOS概率，路徑損耗建模，以及RCS建模。需要說(shuō)明的是，RCS除考慮建模在大尺度衰落上，也有研究應(yīng)用于小尺度衰落中。因?yàn)槲矬w表面介質(zhì)并不是絕對(duì)均勻，每個(gè)角度可能對(duì)應(yīng)不同的散射特性。如果RCS建模在小尺度衰落上，對(duì)每個(gè)感知目標(biāo)或散射簇可以考慮分別建模RCS，每個(gè)感知目標(biāo)和散射簇分別利用路徑損耗公式計(jì)算得到路徑3.2.1LOS概率在感知中LOS和NLOS是根據(jù)感知方(感知發(fā)送端和感知接收端)和感知目標(biāo)之間是否存在遮擋來(lái)判斷的，如果存在遮擋，即認(rèn)為是NLOS，如果不存在遮擋，即認(rèn)為是LOS。下面給出單站感知模式和雙站感知模式中LOS和NLOS示意圖。1)單站感知模式中，根據(jù)信道互異性，感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的路徑和感知目標(biāo)到感知接收端的路徑可以認(rèn)為具有相同的LOS概率。存在以下兩種情況，如圖6所示。S5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告2)雙站感知模式中，感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的路徑和感知目標(biāo)到感知接收端的路徑其LOS概率是S在3GPPTR38.901中定義了LOS的概率(詳見(jiàn)7.4.2LOS概率)，在相應(yīng)的感知場(chǎng)景中，可以沿用該模型計(jì)算感知目標(biāo)的LOS概率。模在通感場(chǎng)景中，感知發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)后到達(dá)感知接收端，其中感知發(fā)送端距感知dd同，即d1=d2。通感系統(tǒng)路徑損耗計(jì)算公式可以基于現(xiàn)有3GPP定義的路徑損耗計(jì)算公式修改得到。現(xiàn)有3GPP定義的路徑損耗公式描述的是發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的單向鏈路，其中包含接收機(jī)的接收天線孔徑的影響，而感知目標(biāo)僅反射信號(hào)。如果感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的路徑損耗PL(d1)和感知目標(biāo)到感知接收端的路徑損耗PL(d2)分別套用一次3GPPTR38.901中表7.4.1-1給出的路徑損耗模型，相當(dāng)于計(jì)算了兩次接收天線孔徑的影響，而沒(méi)有計(jì)算感知目標(biāo)散射造成的影響。因此在路徑損耗計(jì)算中需要減去一次接收天線5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告其中，PL(d1)和PL(d2)可以采用現(xiàn)有3GPP中定義的路徑損耗公式，或者采用自由空間損耗公式進(jìn)行計(jì)算，λ表示波長(zhǎng)，單位為米(m)，σRCS表示感知目標(biāo)的RCS，單位為平方米(m2)。具體的，PL(d1)和PL(d2)計(jì)算公式可參考表3，其中各符號(hào)定義和計(jì)算方法可參考3GPPTR38.901中表7.4.1-1。算公式[1]5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告損耗計(jì)算公式[1]續(xù)表5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告損耗計(jì)算公式[1]續(xù)表3.2.3RCS建模當(dāng)感知目標(biāo)接收到感知發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)后，因其散射特性而產(chǎn)生散射回波，而在雷達(dá)場(chǎng)景中通常使用RCS來(lái)表征其散射特性。通常情況下，RCS是視角，頻率，極化的復(fù)雜函數(shù)，即使對(duì)于簡(jiǎn)單的目標(biāo)，觀測(cè)到的RCS也會(huì)隨雷達(dá)工作頻率以及目標(biāo)的視角發(fā)生復(fù)雜的變化。因此，可以采取不同的RCS建模方法。方法1：RCS建模為固定值在該方法中將感知目標(biāo)假設(shè)為點(diǎn)目標(biāo)，無(wú)論從任何方向入射或反射，均假設(shè)RCS為定值，因此采用特定的RCS取值。對(duì)于不同的感知目標(biāo)，通常RCS取值不同。表4給出微波頻段下不同反射物的RCS物RCS典型值5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告方法2：RCS建模為服從特定概率密度函數(shù)的隨機(jī)變量在該方法中RCS是一個(gè)服從特定概率密度函數(shù)的隨機(jī)變量，例如均勻分布、高斯分布、施威林 (Swerling)模型[10]等，其中施威林是雷達(dá)探測(cè)中常用的RCS建模方法，通常分為四種類型，也可以應(yīng)用在通感RCS建模中。(1)均勻分布或高斯分布模型根據(jù)不同的感知目標(biāo)，可以將RCS建模為均勻分布或者高斯分布，例如，表5給出均勻分布或高斯CSRCS值范圍(2)Swerling模型該模型為雷達(dá)系統(tǒng)中常用的RCS模型，主要分為SwerlingI，SwerlingII，SwerlingIII和SwerlingIV四種類型。通常情況下，感知接收端感知目標(biāo)時(shí)其掃描過(guò)程是周期性的。如果同一個(gè)掃描周期內(nèi)的多個(gè)回波間具有相關(guān)性，不同掃描周期間的多個(gè)回波不具有相關(guān)性，即表明感知目標(biāo)起伏特性變化較慢，稱之為慢起伏，可用SwerlingI和SwerlingIII模型來(lái)描述。如果同一個(gè)掃描周期內(nèi)的多個(gè)回波不具有相關(guān)性，即表明感知目標(biāo)起伏特性變化較快，稱之為快起伏，可用SwerlingII和5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告SwerlingIV模型來(lái)描述。不同的Swerling具有不同的概率分布特性，SwerlingI和SwerlingII模型將RCS建模為瑞利分布，而SwerlingIII和SwerlingIV模型將RCS建模為卡方分方法3：根據(jù)感知目標(biāo)形狀和電磁波角度計(jì)算RCS在該方法中將感知目標(biāo)近似為簡(jiǎn)單的形狀物體，根據(jù)感知目標(biāo)形狀和電磁波角度計(jì)算RCS。單站感知模式下，文獻(xiàn)[16]提供了一些簡(jiǎn)單形狀物體(如：球體、橢球體、圓柱體、圓形平板、矩形平板等)的RCS計(jì)算公式。雙站感知模式的RCS可以基于單站模式的RCS公式，利用單-雙站等價(jià)公式進(jìn)行對(duì)于特定感知目標(biāo)，也可以導(dǎo)入實(shí)際測(cè)試得到的感知目標(biāo)RCS方向圖進(jìn)行計(jì)算。尺度衰落建模建模面向感知的傳輸路徑包括了從感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的傳輸路徑，以及信號(hào)經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)反射到感知接收端的傳輸路徑。感知信號(hào)在傳輸過(guò)程中，部分信號(hào)經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)，信號(hào)中攜帶感知目標(biāo)的相關(guān)信息，而另一部分信號(hào)不經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)，只經(jīng)過(guò)環(huán)境反射，或在雙站感知模式中的感知收發(fā)端間的LOS徑，這些信號(hào)中不攜帶感知目標(biāo)的相關(guān)信息。經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的信號(hào)在雙向鏈路傳播時(shí)，信號(hào)可以通過(guò)LOS徑在感知收發(fā)端與感知目標(biāo)間傳播，或者經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)通過(guò)NLOS徑在感知收發(fā)端與感知目標(biāo)間傳播。對(duì)于LOS回波，定義為3.2.1章節(jié)中單站感知模式下的LOS感知和雙站感知模式下的兩段LOS徑的情況。對(duì)于NLOS回波信道，定位為3.2.1章節(jié)中單站感知模式下的NLOS感知和雙站感知模式下的兩段中存在NLOS徑的情況，如圖7中的(B)(C)(D)。經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的信號(hào)同樣可以是LOS回波或者NLOS回波信道。針對(duì)感知信號(hào)傳輸多徑的建模，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，可以考慮如下4種方法。本小節(jié)中使用的圖例如圖8所示。其中環(huán)境目標(biāo)可以表示空間中的散射簇或散射體等概念。對(duì)于LOS回波，5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告方法1：僅建模經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的LOS回波在傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)中，由于LOS徑的能量通常遠(yuǎn)大于NLOS徑的能量，雷達(dá)系統(tǒng)需要基于LOS徑進(jìn)行感知與探測(cè)。為簡(jiǎn)化通感信道模型，與雷達(dá)系統(tǒng)類似，該方法中考慮基于自由空間的通感信道模型，僅對(duì)經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的LOS回波進(jìn)行建模，即僅建模感知收發(fā)端和感知目標(biāo)之間的LOS回波。方法1示意(a)單站感知模式(b)雙站感知模式S方法2：建模經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的LOS回波和經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的LOS回波該方法在建模感知收發(fā)端和感知目標(biāo)之間的LOS回波的基礎(chǔ)上，同時(shí)建模感知收發(fā)端和環(huán)境目標(biāo)之間的LOS回波。方法2等價(jià)于方法1的基礎(chǔ)上添加經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的LOS回波。方法2示意圖如圖10所示。(a)單站感知模式(b)雙站感知模式LOS境目標(biāo)的LOS回波示意圖方法3：建模經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的LOS回波+NLOS回波和經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的LOS回波該方法中在LOS感知信道的基礎(chǔ)上添加經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的NLOS徑信道，即按照現(xiàn)有通信系統(tǒng)的信道模型建模感知發(fā)送端與感知目標(biāo)間的LOS徑和NLOS徑。假設(shè)環(huán)境中存在M-1個(gè)環(huán)境目標(biāo)，則感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的多徑鏈路建模為1條LOS徑和M-1條NLOS徑，感知目標(biāo)到感知接收端間的多徑鏈路同樣建模為1條LOS徑和M-1條NLOS徑。感知發(fā)送端和感知目標(biāo)間的多徑與感知目標(biāo)和感知接收端的多徑間可以建模為下列三種匹配關(guān)系。第一種匹配關(guān)系為雙向鏈路的LOS進(jìn)行匹配，雙向鏈路的M-1條5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告NLOS徑間隨機(jī)匹配。第二種匹配關(guān)系為雙向鏈路的LOS進(jìn)行匹配，雙向鏈路的M-1條NLOS徑間順序匹配。第三種匹配關(guān)系為雙向鏈路的多徑(LOS徑加NLOS徑)間隨機(jī)匹配(即存在LOS徑和NLOS徑匹配的情況)。建模經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的信道時(shí)，僅建模感知信號(hào)收發(fā)端和環(huán)境目標(biāo)之間的LOS徑信道。此外，在雙站感知模式中，同時(shí)建模感知收發(fā)端間的LOS徑信道。方法3等價(jià)于方法2的基礎(chǔ)上添加經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的NLOS回波。方法3示意圖如圖11所示(圖中經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的NLOS徑以單跳為例，實(shí)際建模時(shí)不限制NLOS徑的跳數(shù)(與3GPP信道建模相同)。此外，紅色表示經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的LOS徑，藍(lán)色表示經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的NLOS徑)。(a)單站感知模式(b)雙站感知模式SLOS方法4：建模經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的LOS回波+NLOS回波和經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的LOS回波+NLOS回波該方法在建模經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的信道時(shí)除建模LOS徑外，同時(shí)建模NLOS徑，即考慮部分經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的信道經(jīng)過(guò)多次散射簇的反射(多跳)后被感知接收端接收。方法4等價(jià)于方法3的基礎(chǔ)上將部分經(jīng)過(guò)環(huán)境目標(biāo)的LOS徑修改為NLOS徑。方法4示意圖如圖12所示(圖中經(jīng)過(guò)環(huán)境中的干擾的NLOS徑信道以雙跳為例)。(a)單站感知模式b模式LOSNLOS過(guò)環(huán)境目標(biāo)的LOS回波+NLOS回波示意圖5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告建模步驟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建模流程上進(jìn)行修改。在小尺度建模中，針對(duì)通信和感知信道是否存在相關(guān)性，分兩種情況來(lái)建模。當(dāng)通信和感知信道存在相關(guān)性時(shí)，利用通信和感知信道共享的環(huán)境信息，根據(jù)通信信道NLOS簇的空間位置映射出環(huán)境目標(biāo)，以此構(gòu)建通感信道關(guān)聯(lián)性模型。當(dāng)通信置?！裢ㄐ判诺溃喊琇OS和NLOS信道?！窀兄诺溃喊h(huán)境目標(biāo)的感知信道和感知目標(biāo)的感知信道?！癍h(huán)境目標(biāo)的感知信道：指感知發(fā)送端-環(huán)境目標(biāo)-感知接收端之間的信道，包括LOS回波和NLOS回波信道。環(huán)境目標(biāo)為環(huán)境散射體，比如建筑物、植被等。●感知目標(biāo)的感知信道：指感知發(fā)送端-感知目標(biāo)-感知接收端之間的信道，包括LOS回波和NLOS回波信道。感知目標(biāo)為車輛、無(wú)人機(jī)、行人等。A發(fā)A收感知模式和A發(fā)B收感知模式的多徑傳播如圖14所示，考慮經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)的LOS徑與NLOS徑。5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告圖14A發(fā)A收(左)/A發(fā)B收(右)感知信道多徑傳播示意圖段的小尺度信道建模方法該方法將感知發(fā)送端到感知目標(biāo)之間的信道、感知目標(biāo)到感知接收端之間的信道進(jìn)行分段建模。在第一段信道建模中，將感知目標(biāo)建模為接收端，而在第二段信道建模中，將感知目標(biāo)建模為發(fā)送端，最終將兩段信道進(jìn)行級(jí)聯(lián)獲取完整的信道。在每段信道生成時(shí)，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標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)的信道建模為例，同樣的方景、網(wǎng)絡(luò)布局以及天線參數(shù)●選擇場(chǎng)景類型，支持UMi、UMa、RMa、InH、InF、UAV、V2X等場(chǎng)景；●配置基站和終端陣列天線相對(duì)于全局坐標(biāo)系的方向，基站陣列方向由ΩBS,α(bearingangle)、ΩBS,β(downtiltangle)和ΩBS,γ(slantangle)決定，終端陣列方向由ΩUT,α、ΩUT,β和ΩUT,γ決定，根據(jù)陣列方向，可以將仿真空間中的全局坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為在陣列天線上的局部坐標(biāo)；5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告配置通感系統(tǒng)的中心頻率fc和帶寬B，單位Hz；●配置感知目標(biāo)的RCS類別(如車輛、無(wú)人機(jī))、數(shù)量和全局坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度和方向；●配置感知目標(biāo)的3D坐標(biāo)，并由此分別計(jì)算出每個(gè)感知發(fā)送端、感知接收端與感知目標(biāo)之間的●配置環(huán)境目標(biāo)的RCS類別、數(shù)量和以及全局坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度和方向。當(dāng)環(huán)境目標(biāo)為靜止針對(duì)不同的仿真場(chǎng)景，步驟2~10中的參數(shù)計(jì)算或取值有所不同，包括LOS/NLOS概率計(jì)算，大尺度參數(shù)(DS、AS、SF、K)、簇時(shí)延、角度參數(shù)等。UMi、UMa、RMa、InH、InF場(chǎng)景參考3GPPTR38.901，UAV場(chǎng)景參考3GPPTR36.777，V2X場(chǎng)景參考3GPPTR37.885。◆步驟2:確定傳播LOS/NLOS每個(gè)感知發(fā)送端、感知接收端與感知目標(biāo)之間的LOS和NLOS狀態(tài)確定方法參考3.2節(jié)。。◆步驟4:計(jì)算大尺度參數(shù)(DS、AS、SF、K)復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)方法分別獲取感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的DS、AS、SF、K參數(shù)。對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。當(dāng)感知目標(biāo)和終端位置一致時(shí)，感知發(fā)送端到終端的通信信道和感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的感知信道的大尺度參數(shù)一致。對(duì)于A發(fā)A收模式，感知發(fā)送端到終端的通信信道和感知目標(biāo)到感知接收端的感時(shí)延復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)方法分別獲取感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的簇時(shí)延參n對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。對(duì)于A發(fā)A收模式，如果為L(zhǎng)OS簇，和取值一致。如果為NLOS簇，兩段信道可采用相同的當(dāng)感知目標(biāo)和終端位置一致，通信信道和感知信道的簇時(shí)延存在相關(guān)性。如果感知發(fā)送端為基5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告功率復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)方法分別獲取感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的Pα,n和Pnn對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。對(duì)于A發(fā)A收模式，如果為L(zhǎng)OS簇，對(duì)應(yīng)的Pα,n和Pβ,n取值一致。如果為NLOS簇，兩段信道可采用在生成感知目標(biāo)信道時(shí)，NLOS簇的數(shù)目與信道建模復(fù)雜度相關(guān)，可考慮以下方法來(lái)進(jìn)行建模。存在LOS簇情況下，包括：●選項(xiàng)1：僅保留LOS簇；●選項(xiàng)2：僅保留LOS簇和功率最強(qiáng)的NLOS簇；●選項(xiàng)3：保留LOS簇和所有NLOS簇。如果不存在LOS簇，包括：●選項(xiàng)1：不建模感知信道；●選項(xiàng)2：僅保留功率最強(qiáng)的NLOS簇；●選項(xiàng)3：保留所有NLOS簇。達(dá)角和離開(kāi)角復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)方法分別獲取感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的四個(gè)角別為感知發(fā)送端(圖14基站A)到感知目標(biāo)的水平和垂直離開(kāi)角，和分別為感知發(fā)送端(圖14中基站A)到感知目標(biāo)的水平和垂直到達(dá)角，和分別為感知目標(biāo)到感知接收端(圖14基站B)的水平和垂直離開(kāi)角，和分別為感知目標(biāo)到感知接收端(圖14基站B)的水平和垂直到對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。對(duì)于A發(fā)A收模式，如果為L(zhǎng)OS簇，對(duì)應(yīng)的與一致，〖對(duì)應(yīng)的與一致，對(duì)當(dāng)感知目標(biāo)和終端位置一致時(shí)，通信信道和感知信道的在簇角度上存在相關(guān)性。如果感知發(fā)送端5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告為基站，基站到感知目標(biāo)的感知信道的水平、垂直離開(kāi)角與基站到終端的通信信道的水平離開(kāi)角、垂目標(biāo)的感知信道和感知信道的相關(guān)性，生成環(huán)境目標(biāo)的感知信道該方法將通信信道的NLOS簇對(duì)應(yīng)的散射體建模成當(dāng)成環(huán)境目標(biāo)，并根據(jù)NLOS簇的角度、時(shí)延參數(shù)映射出散射體的空間位置。為了降低環(huán)境目標(biāo)的建模復(fù)雜度，在建模中僅根據(jù)簇的信道參數(shù)，不考慮子徑的信道參數(shù)來(lái)確定環(huán)境目標(biāo)的位置。在這種情況下，相當(dāng)于1個(gè)簇對(duì)應(yīng)1個(gè)散射體，對(duì)應(yīng)1個(gè)環(huán)境目標(biāo)，簇和散射體的位置相同。散射體的RCS根據(jù)散射體的類型(如建筑物、植被)確定。根據(jù)概率分布隨機(jī)確定散射體類型，比如散射體為建筑物的概率是50%，為植被的概率是50%。.1:環(huán)境目標(biāo)的位置映射根據(jù)通信信道中的NLOS簇的時(shí)延、AOD、ZOD、AOA、ZOA參數(shù)映射出散射體在幾何空間的實(shí)際位置。當(dāng)感知發(fā)送端為基站時(shí)，根據(jù)基站到終端的通信信道NLOS簇參數(shù)確定散射體在全局坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。散射體的位置映射與每條徑經(jīng)歷的簇的數(shù)量有關(guān)。每條基站到終端的鏈路存在單跳或多跳的情況，如圖15所示。在單跳情況下，NLOS信道經(jīng)歷一次簇散射達(dá)到感知接收端；在多跳情況下，NLOS信道經(jīng)過(guò)2次或者2次以上的簇散射到達(dá)感知接收端。圖15散射體映射示意圖(1)多跳散射體映射方法5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告假定最多兩跳，根據(jù)NLOS簇的時(shí)延、AOD、ZOD計(jì)算散射體的位置，具體是一跳還是兩跳取決于計(jì)算結(jié)果，計(jì)算方法參考QuaDRiGa[12]信道模型的實(shí)現(xiàn)。在通信簇的空間映射過(guò)程中，根據(jù)AOD/ZOD和路徑時(shí)延計(jì)算FBS(First-bouncescatter)的位置，不考慮感知接收端的AOA/ZOA。由于LOS路徑r發(fā)送端和感知接端之間的距離，對(duì)應(yīng)簇n的離開(kāi)角(n,ZOD,n,AOD)，轉(zhuǎn)換到全局以得到bn表示從TX(感知發(fā)送端)指向FBS的向量，為從TX指向散射體的單位向量。對(duì)于TX、RX(感知接收端)和散射體構(gòu)成的三角結(jié)構(gòu)，通過(guò)余弦公式計(jì)算TX和FBS之間的距離|bn|，方式如下：進(jìn)一步地，可以得到FBS相對(duì)于TX的笛卡爾坐標(biāo)，若TX位于全局坐標(biāo)系的原點(diǎn)，則該笛卡爾坐標(biāo)即FBS的全局坐標(biāo)。(2)單跳散射體映射方法方法2-1：基于NLOS簇的離開(kāi)角和到達(dá)角計(jì)算散射體的位置利用散射簇的AOD、AOA、ZOD、ZOA四個(gè)角度確定散射體的空間位置，計(jì)算過(guò)程如下。1)已知距離R，某條多徑的水平離開(kāi)角AOD為，垂直離開(kāi)角ZOD為，水平到達(dá)角AOA為，垂直到達(dá)角ZOA為；5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告2)利用水平離開(kāi)角為，垂直離開(kāi)角為可以確定發(fā)射信號(hào)射線和LOS徑之間的夾角γ，即3)利用水平到達(dá)角為，垂直到達(dá)角為可以確定到達(dá)信號(hào)射線和LOS徑之間的夾角，即圖16水平離開(kāi)角和垂直離開(kāi)角示意圖4)假設(shè)由步驟2)和步驟3)得到的和在同一平面上，由此可將該平面表示為橢圓，如圖17圖17散射體、收發(fā)機(jī)和目標(biāo)所在橢圓切面5)通過(guò)發(fā)射信號(hào)射線和接收信號(hào)射線，可以確定一個(gè)交點(diǎn)。該交點(diǎn)即為散射簇中一個(gè)散射體的位通過(guò)聯(lián)立兩條射線方程，得到收發(fā)機(jī)到散射體的距離d1和散射體到目標(biāo)的距離d2如下：5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告方法2-2：基于NLOS簇的時(shí)延、AOD、ZOD計(jì)算散射體的位置利用簇的AOD、ZOD和時(shí)延三個(gè)信息確定散射體的空間位置，計(jì)算過(guò)程如下。1)已知距離R，某條多徑的水平離開(kāi)角AOD為φ，垂直離開(kāi)角ZOD為θ，隨機(jī)產(chǎn)生的時(shí)延τn。2)利用水平離開(kāi)角φ，垂直離開(kāi)角θ確定發(fā)射信號(hào)射線和LOS徑之間的夾角γ。3)切出γ所在的平面，由此可將該平面表示為橢圓。并由時(shí)延τn可以確定，第n個(gè)散射體對(duì)應(yīng)的總距離d1+d2：4)通過(guò)發(fā)射信號(hào)射線方程和橢圓方程聯(lián)立，可以確定兩個(gè)交點(diǎn)，舍棄其中一個(gè)交點(diǎn)，得到散射體5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告的距離d1和散射體到目標(biāo)的距離d2表示如下：方法2-3：基于NLOS簇的時(shí)延、AOA、ZOA計(jì)算散射體的位置利用各個(gè)簇的AOA、ZOA和時(shí)延三個(gè)信息確定散射體的空間位置，該方法與利用AOD、ZOD和時(shí)綜合比較上述散射體映射方法，多跳散射體映射方法建模較為復(fù)雜，可優(yōu)先考慮單跳散射體映射方法。在單跳散射體映射方法中，方法2-1假設(shè)兩條射線在一個(gè)平面內(nèi)可以相交，偏理想化，另外有可能出現(xiàn)多個(gè)簇的部分角度信息相同，導(dǎo)致多個(gè)簇的空間位置重合。方法2-2和方法2-3計(jì)算方法相似，建議采用單跳散射體映射方法2-2。2:構(gòu)建所有環(huán)境目標(biāo)位置的集合根據(jù)步驟8.1生成的簇位置，構(gòu)建環(huán)境目標(biāo)位置集合。假設(shè)有1個(gè)基站，M個(gè)終端，每個(gè)終端有N條NLOS簇，則可以獲取到的環(huán)境目標(biāo)位置的數(shù)量為M*N?！舨襟E8.3:判斷環(huán)境目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的LOS概率根據(jù)步驟2中的方法確定環(huán)境目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的LOS/NLOS狀態(tài)。4:環(huán)境目標(biāo)篩選結(jié)合環(huán)境目標(biāo)的空間位置以及LOS/NLOS狀態(tài)篩選出有效的環(huán)境目標(biāo)，環(huán)境目標(biāo)的篩選條件如下：●映射出環(huán)境目標(biāo)的位置坐落于當(dāng)前的仿真區(qū)域空間內(nèi)；●環(huán)境目標(biāo)與感知發(fā)送端或感知接收端的信道狀態(tài)是LOS。當(dāng)環(huán)境目標(biāo)的位置不在仿真區(qū)域內(nèi)，并且不是LOS態(tài)時(shí)，則不用生成環(huán)境目標(biāo)的感知信道。5:根據(jù)環(huán)境目標(biāo)的位置生成感知信道重復(fù)上述步驟3~7生成路損，大尺度參數(shù)，簇時(shí)延，角度、功率相關(guān)參數(shù)的方法獲取環(huán)境目標(biāo)到感●生成τeα,n和τeβ,n，其中τeα,n代表感知發(fā)送端到環(huán)境目標(biāo)的第n個(gè)簇的時(shí)延，τeβ,n代表環(huán)境目●生成Peα,n和Peβ,n，其中Peα,n代表感知發(fā)送端到環(huán)境目標(biāo)的第n個(gè)簇的功率，Peβ,n代表環(huán)境目標(biāo)5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)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分別為感知發(fā)送端到環(huán)境目標(biāo)的水平和垂直到達(dá)角，AoDeα,n和ZoDeα,n為別為感知發(fā)送端到環(huán)境目標(biāo)的水平和垂直離開(kāi)角，AoAeβ,n和ZoAeβ,n分別為環(huán)境目標(biāo)到感知接收端的水平和垂直到達(dá)角，AoDeβ,n和ZoDeβ,n分別為環(huán)境目標(biāo)到感知接收端的水平和垂直離開(kāi)角。由于環(huán)境目標(biāo)的空間位置是根據(jù)通信信道NLOS族的角度、時(shí)延等信息確定，因此通信信道NLOS簇的角度與環(huán)境目標(biāo)的感知信道之間存在相關(guān)性。如果發(fā)送端為基站，即基站到終端NLOS簇的離開(kāi)角AoDc,n、ZoDc,n分別與基站到環(huán)境目標(biāo)的LOS簇角度AoDeα,LOS、ZoDeα,LOS一致。感知信道的相關(guān)性，獨(dú)立生成環(huán)境目標(biāo)的感知信道感知信道和通信信道不相關(guān)，利用統(tǒng)計(jì)方法獨(dú)立生成環(huán)境目標(biāo)感知信道，如圖18所示。按3GPPTR38.901中的建模流程，在選擇場(chǎng)景后搭建的信道模型已考慮了散射體的影響。雖然模型中沒(méi)有對(duì)散射體特性進(jìn)行描述，也沒(méi)有描述每個(gè)場(chǎng)景中散射體的具體位置，但將電磁波經(jīng)過(guò)多個(gè)散射體之間的圖18根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法生成環(huán)境目標(biāo)信道對(duì)于A發(fā)B收模式，利用統(tǒng)計(jì)方法獨(dú)立生成環(huán)境信道，該信道與感知目標(biāo)不相關(guān)，可以視為對(duì)環(huán)境中的環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性建模，復(fù)用3GPPTR38.901中的步驟生成環(huán)境信道參數(shù)。對(duì)于A發(fā)A收模式，環(huán)境信道采用隨機(jī)撒放環(huán)境目標(biāo)建模實(shí)現(xiàn)，環(huán)境目標(biāo)(與感知目標(biāo)無(wú)關(guān))的信●第1步：環(huán)境中隨機(jī)撒放若干個(gè)環(huán)境目標(biāo)，確定每個(gè)環(huán)境目標(biāo)的3D坐標(biāo)；●第2步：在不考慮通信和感知信道相關(guān)性的情況下，參考感知目標(biāo)信道的生成，使用步驟2~7分5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告在生成環(huán)境目標(biāo)的感知信道時(shí)，NLOS簇的數(shù)目與信道建模復(fù)雜度相關(guān)，可考慮以下方法來(lái)進(jìn)行建模。存在LOS簇情況下，包括：●選項(xiàng)1：僅保留LOS簇；●選項(xiàng)2：僅保留LOS簇和功率最強(qiáng)的NLOS簇；●選項(xiàng)3：保留LOS簇和所有NLOS簇。如果不存在LOS簇，包括：●選項(xiàng)1：不建模感知信道；●選項(xiàng)2：僅保留功率最強(qiáng)的NLOS簇；●選項(xiàng)3：保留所有NLOS簇。配對(duì)復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)實(shí)現(xiàn)，獲取感知目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的簇叉極化功率比復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)實(shí)現(xiàn)，獲取感知目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)的交叉極化功率比。對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。成初始隨機(jī)相位復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)實(shí)現(xiàn)，完成感知目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)的隨機(jī)相位分配。信道系數(shù)(1)分段信道系數(shù)級(jí)聯(lián)方法1●感知信道LOS回波的信道系數(shù)感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的信道系數(shù)如下公式所示，表示感知接收端的天線u與感知發(fā)送端的天線s之間的信道，其中帶下標(biāo)α的參數(shù)表示感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的信道參數(shù)，帶下標(biāo)β的參數(shù)為感知目標(biāo)到感知接收端的信道參數(shù)。在建模中將感知目標(biāo)視為中間節(jié)點(diǎn)，整體信道為感知發(fā)送端到感知目標(biāo)、感知目標(biāo)到感知接收端兩段信道的級(jí)聯(lián)并疊加多徑傳播引入的影響。公式中第三、四項(xiàng)及第六項(xiàng)的后半部分建模了發(fā)送端到感知目標(biāo)的信道特征，第一、五項(xiàng)及第六項(xiàng)的前半部分建模了感知目標(biāo)到接收端的信道特征公式。其中，第一項(xiàng)為感知接收端的天線方向圖，第二項(xiàng)通過(guò)2*2的矩陣模擬了多徑經(jīng)過(guò)反射繞射衍射等傳播機(jī)制導(dǎo)致極化方向之間的泄漏，第三項(xiàng)為感知發(fā)送端的天線方向圖，第四項(xiàng)、第五項(xiàng)分別表征了由于感知發(fā)送端、接收端天線陣面不同天線波程差引入的相位變化構(gòu)成的導(dǎo)向5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告矢量，第六項(xiàng)表征因感知目標(biāo)移動(dòng)引入的相位變化，即通過(guò)感知目標(biāo)移動(dòng)速度與感知發(fā)送端到感知目普勒頻偏。 為感知接收端的接收矢量。M為每個(gè)目標(biāo)導(dǎo)致的LOS回波簇的子徑個(gè)數(shù)，簇內(nèi)角度擴(kuò)展可以根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果給定。如果將感知或者環(huán)境目標(biāo)建模為單個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則M的數(shù)量可以設(shè)置為1，即簇內(nèi)的子徑個(gè)對(duì)于A發(fā)A收模式，環(huán)境目標(biāo)的信道系數(shù)的公式與感知目標(biāo)的信道系數(shù)公式相似，只需將感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感●感知信道NLOS回波信道系數(shù)每個(gè)感知目標(biāo)的NLOS簇的生成方式如下：其中d3D=d1+d2為感知或環(huán)境目標(biāo)與感知發(fā)送端和感知接收端的LOS回波距離,d1為感知發(fā)送端到5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告M取值沿用通信信道中徑的取值(即20個(gè)徑)，未來(lái)可根據(jù)感知信道的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。此外，對(duì)于感知發(fā)送端和感知目標(biāo)間的NLOS徑與感知目標(biāo)與感知接收端間的NLOS徑隨機(jī)匹配時(shí)，上述綜合感知信道LOS簇和NLOS簇的信道系數(shù)，每個(gè)感知目標(biāo)或環(huán)境目標(biāo)的感知信道系數(shù)為：其中，K因子服從高斯分布，生成方式參考3GPPTR38.901。由于和的信道，并且做了功率歸一化，兩段信道只需生成1個(gè)合成的K因子。上述公式考慮的是LOS場(chǎng)景下，感知發(fā)送端和感知接收端與感知目標(biāo)之間均存在LOS簇。若為NLOS場(chǎng)景，則對(duì)應(yīng)K取值為0，此時(shí)生成信道簇的總數(shù)為N。當(dāng)兩段信道中的簇和子徑數(shù)相同時(shí)，簇和子徑的配對(duì)采用一一配對(duì)的方法，即第一段信道的第n個(gè)簇的第m條子徑與第二段信道的第n個(gè)簇的第m條子徑進(jìn)行配對(duì)。當(dāng)兩段信道中的簇和子徑數(shù)不同時(shí)(比如第一段信道為NLOS場(chǎng)景，第二段信道為L(zhǎng)OS場(chǎng)景)，兩段信道分別按順序取前N個(gè)簇進(jìn)行一一配對(duì)，并刪除剩余無(wú)法配對(duì)的簇。當(dāng)NLOS簇的子徑與LOS簇的子徑進(jìn)行配對(duì)時(shí)，首先將LOS簇的子徑數(shù)擴(kuò)展到與NLOS簇的子徑數(shù)相同，并且每條子環(huán)境目標(biāo)的信道系數(shù)公式與感知目標(biāo)的信道系數(shù)公式相似，只需將感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知在A發(fā)B收感知場(chǎng)景中，當(dāng)感知發(fā)送端與感知接收端之間存在LOS傳播時(shí)，除上述信道路徑外，還存在感知發(fā)送端直接到感知接收端的LOS徑，其生成方式參考3GPPTR38.901通信信道LOS徑生成方式。(2)分段信道系數(shù)級(jí)聯(lián)方法2參考3GPPTR38.901分別生成感知發(fā)送端到感知目標(biāo)、感知目標(biāo)到感知接收端鏈路的時(shí)域信道5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告xs，u為感知接收端天線。感知發(fā)送端到感知目標(biāo)鏈路、感知目標(biāo)到感知接收端鏈路的LOS簇的生成方式如下：d感知目標(biāo)的距離，d2為感知目標(biāo)到感知接收端的距離。感知發(fā)送端到感知目標(biāo)、感知目標(biāo)到感知接收端鏈路的NLOS簇的生成方式如下：5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告：在實(shí)際場(chǎng)景中感知目標(biāo)是有物理尺寸的，入射信號(hào)到達(dá)感知目標(biāo)進(jìn)行反射，這些信號(hào)在感知目標(biāo)上存在多個(gè)反射點(diǎn)，且反射點(diǎn)位置是不同的，可以把這些反射點(diǎn)等效為多個(gè)天線。在對(duì)感知目標(biāo)進(jìn)行多天線建模時(shí)，需考慮天線增益、天線數(shù)量、天線極化配置等。例如：可以將感知目標(biāo)天線配置為與。式：●方法1：首先，兩段信道的各個(gè)簇功率兩兩相乘，將相乘后的功率值從高到低排序；其次，選擇出兩段信道中需要進(jìn)行卷積的簇，優(yōu)選相乘后功率值較高的簇，剔除相乘后功率值較低的簇；最后，●方法2：首先，分別對(duì)兩段信道進(jìn)行簇內(nèi)徑合并(合并時(shí)徑功率相加，角度重新生成)；然后，。在A發(fā)A收模式時(shí)，環(huán)境目標(biāo)的信道系數(shù)公式與感知目標(biāo)的信道系數(shù)公式相似，只需將感知目標(biāo)到感知發(fā)送端和感知接收端的信道參數(shù)取值替換成環(huán)境目標(biāo)的感知信道參數(shù)即可。在A發(fā)B收模式時(shí)，環(huán)境目標(biāo)的信道系數(shù)公式參考3GPPTR38.901，或者和A發(fā)A收模式下環(huán)境目標(biāo)信道系數(shù)公式一致?！舨襟E13:疊加RCS和大尺度所有感知目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)疊加之后的信道，其中Y為感知目標(biāo)數(shù)，P為環(huán)境目標(biāo)數(shù)，為第k個(gè)目標(biāo)的感知信道系數(shù)，PLk為第k個(gè)目標(biāo)的路損，SLk為第k個(gè)目標(biāo)的陰影衰落。路損和陰影衰落的計(jì)算參考3.2節(jié)，其中當(dāng)根據(jù)目標(biāo)的形狀和角度計(jì)算RCS時(shí)，用于RCS計(jì)算的●信道中存在LOS徑時(shí)：LOS徑的角度，即感知發(fā)送端到感知目標(biāo)LOS徑的垂直到達(dá)角、水平到達(dá)角，以及感知目標(biāo)到感知接收端LOS徑的垂直離開(kāi)角、水平離開(kāi)角?！裥诺乐胁淮嬖贚OS徑時(shí)：根據(jù)感知目標(biāo)3D坐標(biāo)計(jì)算出的感知發(fā)送端、感知接收端與目標(biāo)之間的LOS方向角度?；蛘咴谒蠳LOS徑中，選取功率最大的NLOS徑對(duì)應(yīng)的角度。分段的小尺度信道建模方法5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告該建模方法將感知發(fā)送端到感知目標(biāo)之間的信道和感知目標(biāo)到感知接收端之間的信道建立成一段到感知目標(biāo)，感知目標(biāo)到感知接收端路徑，建模方法沿用3GPPTR38.901的過(guò)程。與分段建模方法相比，該方法將感知目標(biāo)建模為單個(gè)感知簇，感知發(fā)送端到感知目標(biāo)以及感知目標(biāo)到感知接收端之間的信道構(gòu)成一個(gè)LOS回波。相比于3.3.2.1節(jié)中的分段信道建模方法，本章節(jié)建模方法不考慮感知發(fā)送端到散射體再到感知目標(biāo)，以及感知目標(biāo)到散射體圖19整體信道目標(biāo)建模示意圖設(shè)置場(chǎng)景、網(wǎng)絡(luò)布局以及天線參數(shù)●選擇場(chǎng)景類型，支持UMi、UMa、RMa、InH、InF、UAV、V2X等場(chǎng)景；●配置基站和感知目標(biāo)的3D坐標(biāo)，并由此計(jì)算出每個(gè)感知發(fā)送端和感知目標(biāo)之間的LOS方向●配置基站陣列天線相對(duì)于全局坐標(biāo)系的方向，基站陣列方向由ΩBS,α(bearingangle)、ΩBS,β(downtiltangle)和ΩBS,γ(slantangle)決定，根據(jù)陣列方向，可以將仿真空間中的全局坐標(biāo)轉(zhuǎn)換配置通感系統(tǒng)的中心頻率fc和帶寬B，單位Hz；5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告●配置感知目標(biāo)的RCS類別(如車輛、無(wú)人機(jī))、數(shù)量和全局坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度和方向；針對(duì)不同的仿真場(chǎng)景，步驟2~8中的參數(shù)計(jì)算或取值有所不同，包括LOS/NLOS概率計(jì)算，大尺度參數(shù)(DS、AS、SF、K)、簇時(shí)延、角度參數(shù)等。UMi、UMa、RMa、InH、InF場(chǎng)景參考3GPPTR38.901，UAV場(chǎng)景參考3GPPTR36.777，V2X場(chǎng)景參考3GPPTR37.885?！舨襟E2：確定傳播LOS/NLOSLOS回波和NLOS回波狀態(tài)確定方法參考3.2節(jié)。計(jì)算路損針對(duì)感知目標(biāo)，參考3.2節(jié)中的大尺度建模方法，建模感知發(fā)送端到感知目標(biāo)，再到感知接收端的路損。針對(duì)環(huán)境信道，參考3GPPTR38.901的路損建模方法，建模感知發(fā)送端到感知接收端的路損。◆步驟4：生成大尺度參數(shù)(DS、AS、SF、K)復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)方法獲取感知發(fā)送端到感知目標(biāo)再到感知接收端的DS、AS、SF、K參數(shù)。對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。生成簇延遲當(dāng)考慮每個(gè)感知目標(biāo)建模為單個(gè)感知簇時(shí)有n=1，將發(fā)射端到感知目標(biāo)再到接收端整體建模為L(zhǎng)OS該感知目標(biāo)簇的相對(duì)時(shí)延：τn=0。根據(jù)3GPPTR38.901中將該簇分為三個(gè)子簇。其中，τn=0。生成簇功率當(dāng)考慮每個(gè)感知目標(biāo)建模為單個(gè)感知簇時(shí)，不需要進(jìn)行各個(gè)簇之間的功率分配，即所有功率都是生成簇出發(fā)角與到達(dá)角角度生成過(guò)程繼續(xù)沿用3GPPTR38.901中7.5節(jié)中的步驟7，產(chǎn)生AOD/ZOD和AOA/ZOA，目標(biāo)的LOS發(fā)射角度代替全局坐標(biāo)系中感知發(fā)送端到感知接收端的LOSAOD和LOSZOD表示為5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告，用感知目標(biāo)到感知接收端的LOS接收角度代替全局坐標(biāo)系中感知發(fā)送端到感知接收端的LOSAOA和LOSZOA表示為。對(duì)應(yīng)感知目標(biāo)簇中第m條徑的角度復(fù)用3GPPTR38.901，可以表示為：其中，建模一個(gè)簇時(shí)，cASA，cASD，cZSA，cZSA均為1，僅考慮簇內(nèi)的徑的角度擴(kuò)展。在A發(fā)A收模式中，去程的鏈路方向與回程的鏈路方向呈180度的關(guān)系。生成環(huán)境信道針對(duì)A發(fā)B收的雙站感知模式，利用統(tǒng)計(jì)方法獨(dú)立生成環(huán)境信道，該信道與感知目標(biāo)不相關(guān)，可以視為對(duì)環(huán)境中的環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性建模，其中NLOS簇所對(duì)應(yīng)的可以視為統(tǒng)計(jì)意義上的環(huán)境目標(biāo)。復(fù)用3GPPTR38.901中的步驟生成環(huán)境信道參數(shù)。圖20環(huán)境信道建模的示意圖環(huán)境產(chǎn)生的感知發(fā)送端到感知接收端之間的N個(gè)NLOS簇的信道系數(shù)參考3GPPTR38.901公式7.5-28生成，LOS簇的信道系數(shù)參考3GPPTR38.901公式7.5-29生成，環(huán)境的LOS信道系數(shù)為：5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告環(huán)境的NLOS信道系數(shù)為：對(duì)于A發(fā)A收的單站感知模式，環(huán)境信道采用隨機(jī)撒放環(huán)境目標(biāo)建模實(shí)現(xiàn)，環(huán)境目標(biāo)(與感知目標(biāo)無(wú)關(guān))的信道建模步驟如下：第1步：環(huán)境中隨機(jī)撒放若干個(gè)環(huán)境目標(biāo)，確定每個(gè)環(huán)境目標(biāo)的3D坐標(biāo)；第2步：在不考慮通信和感知信道相關(guān)性的情況下，根據(jù)步驟2~7生成感知發(fā)送端經(jīng)每個(gè)環(huán)境目在生成環(huán)境目標(biāo)的感知信道時(shí)，是否保留LOS簇、保留的NLOS簇的數(shù)目可以根據(jù)建模方案進(jìn)行在簇內(nèi)耦合各徑的方位角和仰角復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)的步驟8，在子簇內(nèi)隨機(jī)耦合徑級(jí)別的AOD角度與AOA角度；隨機(jī)耦合ZOD角度與ZOA角度；隨機(jī)耦合AOD角度與ZOD角度。生成交叉功率比復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)實(shí)現(xiàn)，獲取感知目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)的交叉極化功率比。對(duì)于UAV場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR36.777；對(duì)于V2X場(chǎng)景，參數(shù)取值參考3GPPTR37.885。：初始化相位復(fù)用3GPPTR38.901的7.5章節(jié)實(shí)現(xiàn)，完成感知目標(biāo)的隨機(jī)相位分配。：生成信道系數(shù)復(fù)用3GPPTR38.901中方法生成感知信道系數(shù)，但需額外加入簇的絕對(duì)時(shí)延，及目標(biāo)速度分別相對(duì)感知發(fā)送端和接收端引起的多普勒影響。針對(duì)感知發(fā)送端到感知目標(biāo)和感知目標(biāo)到感知接收端都存在LOS徑的情況下，感知信道可以細(xì)分為兩種方案：●選項(xiàng)1:建模為經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)的1個(gè)LOS回波徑疊加多個(gè)NLOS回波徑建立感知發(fā)送端到感知目標(biāo)，再到感知接收端的一個(gè)LOS回波徑，與多個(gè)NLOS回波徑，并利用萊5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告斯因子將LOS回波徑與NLOS回波徑進(jìn)行合并，作為L(zhǎng)OS回波的信道。表示感知發(fā)送端到感知目標(biāo)，再到感知接收端之間的LOS回波徑的信道系數(shù)，該LOS回波徑的隨機(jī)相位可視為參考基準(zhǔn)，即歸一化后的相位。中第2項(xiàng)引用了3GPPTR38.901中LOS徑中確定性相位表達(dá)，在一些場(chǎng)景中LOS回波經(jīng)過(guò)感知目標(biāo)后，相位可能發(fā)生隨機(jī)變化，相位變化可表示感知發(fā)送端到感知目標(biāo)，再到感知接收端之間的LOS回波簇的NLOS回波徑的信道系數(shù)；d3D為感知發(fā)送端到感知目標(biāo)再到感知接收端之間的距離。5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告來(lái)自感知目標(biāo)的接收矢量，可以參考3GPPTR38.901中的定義?！襁x項(xiàng)2:整體建模為一個(gè)NLOS簇將感知目標(biāo)建模為單個(gè)感知簇，感知發(fā)送端到感知目標(biāo)以及感知目標(biāo)到感知接收端之間的感知信道整體構(gòu)成一個(gè)NLOS簇[19]，將所有的徑都視為NLOS徑，無(wú)須考慮萊斯因子的影響。感知目標(biāo)的LOS◆步驟13疊加RCS和大尺度考慮多目標(biāo)的感知信道系數(shù)，針對(duì)每個(gè)目標(biāo)利用上述步驟，實(shí)現(xiàn)單個(gè)目標(biāo)的感知信道模型生成其中，T表示目標(biāo)個(gè)數(shù)。PLk為第k個(gè)目標(biāo)的路損，SLk為第k個(gè)目標(biāo)的陰影衰落。進(jìn)一步的，考慮步驟8中按3GPPTR38.901生成的感知發(fā)送端到感知接收端的環(huán)境信道，則：其中，T為感知目標(biāo)數(shù)，為第k個(gè)目標(biāo)的信道系數(shù)，為環(huán)境的信道系數(shù)，PLk為第k個(gè)目標(biāo)的路損，SLk為第k個(gè)目標(biāo)的陰影衰落,PLe為環(huán)境的路損，SLe為環(huán)境的陰影衰落。路損和陰影衰落的計(jì)算參考3.2節(jié)，其中當(dāng)根據(jù)目標(biāo)的形狀和角度計(jì)算RCS時(shí)，用于RCS計(jì)算的角度參數(shù)為感知發(fā)送端到感知目標(biāo)LOS方向的垂直到達(dá)角、水平到達(dá)角，以及感知目標(biāo)到感知接收端LOS方向的垂直離合信道特性建模性建模3GPPTR38.901章節(jié)7.6.3中給出了一種空間一致性建模方法，以及在基站或者用戶移動(dòng)后的信道更新方法。在信道生成過(guò)程中，通過(guò)在隨機(jī)數(shù)的生成過(guò)程中考慮與用戶位置的相關(guān)性，對(duì)包括簇5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告時(shí)延，簇功率，以及室內(nèi)距離等一共12個(gè)參數(shù)的生成過(guò)程引入空間一致性。另外，由于參數(shù)的屬性不同，比如用戶是否在室內(nèi)或者室內(nèi)距離僅與用戶位置相關(guān)，與基站的位置不相關(guān)，而對(duì)于信道大尺度和小尺度參數(shù)不僅與用戶的位置相關(guān)，也與基站的位置相關(guān)，因而不同的參數(shù)確定了不同的相關(guān)類型。對(duì)于簇時(shí)延，簇功率這些與鏈路相關(guān)的參數(shù)，確定為站址級(jí)別的相關(guān)性，即對(duì)于這部分參數(shù)，當(dāng)生成某一個(gè)站址內(nèi)的扇區(qū)基站與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶時(shí)，需要考慮這些鏈路的信道參數(shù)的空間一致性，而對(duì)于不同的站址上的基站與用戶的鏈路，不需要考慮空間一致性。另外，對(duì)于室內(nèi)距離等與鏈路不相關(guān)的參數(shù)，確定為全網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)性，即認(rèn)為在生成這些參數(shù)時(shí)，所有的鏈路均需要考慮該參數(shù)的空間一在通感融合中，我們想要通過(guò)對(duì)信道的參數(shù)提取分析以及信道的變化情況來(lái)感知環(huán)境中的目標(biāo)物體?，F(xiàn)有的信道生成方法中很多的信道參數(shù)都是通過(guò)生成符合某一分布的隨機(jī)值，從而導(dǎo)致了距離相近的兩個(gè)終端產(chǎn)生的信道參數(shù)可能出現(xiàn)明顯的差異，不存在空間相關(guān)性。另外考慮到網(wǎng)絡(luò)中感知目標(biāo)和終端的移動(dòng)，如果發(fā)生移動(dòng)之后，信道參數(shù)的更新總是獨(dú)立隨機(jī)的生成，同樣也會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)前后的信道參數(shù)發(fā)生劇烈變化，從而可能影響到我們后續(xù)通過(guò)信道參數(shù)對(duì)于感知目標(biāo)的感知性能。為了避免性。對(duì)于感知信道的空間一致性建模方法(以Bi-static為例，感知發(fā)送端設(shè)為基站，感知接收端設(shè)為UE)，我們可以盡量復(fù)用TR38.901給出的空間一致性建模方法。但是與基站到用戶的信道不同，在感知信道的建模中，我們還要額外考慮感知目標(biāo)的影響，即感知信道的建模中存在感知發(fā)送端，感知目標(biāo)與感知接收端三個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果仍然直接將參數(shù)的相關(guān)類型分為站址級(jí)別和網(wǎng)絡(luò)級(jí)別將不再合適，假設(shè)在這種配置下，可能感知發(fā)送端到感知目標(biāo)的信道能夠比較好的存在空間一致性，但是對(duì)于感知目標(biāo)到感知接收端的信道無(wú)法引入空間一致性，從而仍然使得最終的感知信道在移動(dòng)發(fā)生之后發(fā)生了劇烈變化。基于這種情況，將感知信道分為感知發(fā)送端到感知目標(biāo)鏈路與感知目標(biāo)到感知接收端鏈路兩段進(jìn)行建模更有利于空間一致性的考慮和建模。我們考慮調(diào)整相關(guān)類型為：感知目標(biāo)級(jí)別和網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的相關(guān)性。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的相關(guān)性的定義以及對(duì)應(yīng)的參數(shù)保持與TR38.901中的相同。對(duì)于感知目標(biāo)級(jí)別的相關(guān)性，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與某一固定的感知目標(biāo)建立鏈路時(shí)，這些鏈路的參數(shù)存在空間一致5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告表6參數(shù)的相關(guān)類型當(dāng)某一參數(shù)為感知目標(biāo)級(jí)別的相關(guān)類型時(shí)，該參數(shù)的建模方法如圖21所示，根據(jù)該參數(shù)的相關(guān)距離建立覆蓋網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格，所有網(wǎng)格點(diǎn)上根據(jù)該參數(shù)的分布獨(dú)立生成隨機(jī)數(shù)。當(dāng)生成基站到用戶1對(duì)該感知目標(biāo)的感知信道時(shí)，首先生成基站到感知目標(biāo)信道H1，由于基站位置在綠色方框(第四行第一個(gè)方框)內(nèi)，根據(jù)綠色方框四個(gè)頂點(diǎn)的獨(dú)立隨機(jī)值經(jīng)過(guò)差值計(jì)算得到該參數(shù)的隨機(jī)值，然后生成感知目標(biāo)到用戶1的信道H2，由于用戶位于藍(lán)色方框(第四行第四個(gè)方框)內(nèi)，根據(jù)藍(lán)色方框四個(gè)頂點(diǎn)的獨(dú)立隨機(jī)值經(jīng)過(guò)差值計(jì)算得到該參數(shù)的隨機(jī)值，最后將信道H1和H2進(jìn)行組合得到最終的感知信道。同理，生成基站與用戶2對(duì)該感知目標(biāo)的感知信道時(shí)，由于用戶2位于黃色方框(第一行第三個(gè)方框)，生成感知目標(biāo)到用戶2的信道H3時(shí)，根據(jù)黃色方框四個(gè)頂點(diǎn)的獨(dú)立隨機(jī)值經(jīng)過(guò)差值計(jì)算得到該參數(shù)的隨機(jī)值,最后將信道H1和H3進(jìn)行組合得到最終的感知信道。5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告圖21空間一致性感知目標(biāo)級(jí)別相關(guān)性參數(shù)生成方法假設(shè)感知目標(biāo)發(fā)生位置移動(dòng)，感知目標(biāo)向左邊移動(dòng)一段距離，而基站與用戶沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)。相對(duì)的，我們可以認(rèn)為感知目標(biāo)沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，而是基站，用戶1和用戶2發(fā)生了向右的相對(duì)位移。如圖22所示，由于基站的相對(duì)移動(dòng)，基站的位置落于第四行第二個(gè)網(wǎng)格內(nèi)，在基站到感知目標(biāo)鏈路該參數(shù)的計(jì)算中，使用第四行第二個(gè)網(wǎng)格四個(gè)頂點(diǎn)的獨(dú)立隨機(jī)值通過(guò)差值計(jì)算得到。用戶1在網(wǎng)格的相對(duì)位置也變?yōu)槁湓诘谒男械谖鍌€(gè)網(wǎng)格內(nèi)，感知目標(biāo)到用戶的鏈路該參數(shù)的計(jì)算通過(guò)第四行第五個(gè)網(wǎng)格四個(gè)頂點(diǎn)的獨(dú)立隨機(jī)值通過(guò)差值計(jì)算得到。相同的，用戶2由于向右的相對(duì)移動(dòng)，在網(wǎng)格的相對(duì)位置也變?yōu)槁湓诘谝恍械谒膫€(gè)網(wǎng)格內(nèi)，感知目標(biāo)到用戶的鏈路該參數(shù)的計(jì)算通過(guò)第一行第四個(gè)網(wǎng)格的四個(gè)頂點(diǎn)的獨(dú)立ticBistatic仍然沿用3GPPTR38.901章節(jié)7.6.3給出的方法。5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告圖22空間一致性感知目標(biāo)級(jí)別相關(guān)性參數(shù)生成方法在之前的通信仿真中，我們一般沒(méi)有考慮收發(fā)節(jié)點(diǎn)在垂直方向上存在移動(dòng)速度，即不考慮通信節(jié)點(diǎn)在垂直高度上的變化。進(jìn)一步的考慮到感知目標(biāo)與傳統(tǒng)通信節(jié)點(diǎn)的不同，比如當(dāng)感知目標(biāo)為無(wú)人機(jī)時(shí)，無(wú)人機(jī)非常可能在垂直方向上存在移動(dòng)速度，從而導(dǎo)致無(wú)人機(jī)的高度發(fā)生改變，如前文所述，空間一致性的建模僅考慮了通信節(jié)點(diǎn)和感知目標(biāo)在水平面(xoy平面)上的位置信息，考慮到感知目標(biāo)可信道參數(shù)更新流程當(dāng)感知發(fā)送端、感知接收端或感知目標(biāo)發(fā)生移動(dòng)時(shí)，如果不考慮空間一致性，在每次更新信道時(shí)根據(jù)各自的移動(dòng)速度、移動(dòng)方向和兩次生成/更新信道的時(shí)間間隔修改感知發(fā)送端、感知接收端或感知目標(biāo)的位置信息。參照3.3.2章節(jié)步驟5-7，根據(jù)感知發(fā)送端、感知接收端或感知目標(biāo)更新后的位5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告如果需要考慮空間一致性，將感知目標(biāo)分別作為感知發(fā)送端到感知目標(biāo)鏈路的收端、感知目標(biāo)到感知接收端鏈路的發(fā)端，感知信道的時(shí)延、功率和角度更新可以復(fù)用3GPPTR38.9017.6.3.2章節(jié)的信道移動(dòng)性建模方法，分為處理方法A和方法B。移動(dòng)性建模方法A在時(shí)刻，根據(jù)3.4.1章節(jié)的空間一致性模型，生成感知發(fā)送端到感知目標(biāo)鏈路、感知目標(biāo)到感知接。根據(jù)時(shí)刻的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向，在tk=tk-1+Δt時(shí)刻感知發(fā)送端到感知目標(biāo)T鏈路、感知目標(biāo)T到將感知目標(biāo)分別作為感知發(fā)送端到感知目標(biāo)T鏈路的收端、感知目標(biāo)T到感知接收端鏈路的發(fā)端，各參數(shù)含義可參考38.9017.6.3.2章節(jié)，其中：和分別是感知發(fā)送端和感知接收端的速度矢量，和則是感知目標(biāo)的速度矢量，并且滿足 和。再根據(jù)鏈路收端和發(fā)端速度矢量的簇變換，復(fù)用38.9017.6.3.2章節(jié)方法更新簇離開(kāi)角5G-Advanced通感融合仿真評(píng)估方法研究報(bào)告移動(dòng)性建模方法B通過(guò)使用3.3.2章節(jié)通感信道建模步驟1-13和3.4.1章節(jié)的空間一致性建模方法，可以為所