5G是为支持通信服务而设计的。具体的，5G支持eMBB（EnhancedMobileBroadband，增强移动宽带），
URLLC（Ultra-ReliableLow-LatencyCommunications，超高可靠和超低时延通信）和mMTC（Massive
MachineTypeCommunication，大规模机器类通信）三大类通信应用场景。5G新空口的第一个版本（Release
15）没有考虑感知服务。5G新空口的增强版本（Release16）开始支持基于LMF（LocationManagement
Function，定位管理功能）的UE定位服务。但是5G感知的范畴比较有限，5G只支持对有源设备如UE的位
置的感知，不提供对无源物体的速度、方向、材质、成像等的感知。因此，5G主要扮演着信息传递者的角色。
包括沉浸式XR（ExtendedReality，扩展现实）、全息远程呈现、交互型3D虚拟数字人、协作机器人、无人驾驶、
多感官互联、甚至元宇宙在内的未来新业务对通信、感知和计算都提出了很高的要求。面向6G，移动通信系
统扮演的角色将发生变化，除了信息传递者之外，6G还将扮演信息生产者和信息加工者的角色。信息生产者
主要通过提供感知服务来实现的，而信息加工者是通过提供计算服务来实现的。如图1-1所示，6G将原生地
支持通信、感知和计算服务，成为支撑未来社会高效可持续发展的网络信息底座，赋能缤纷多彩的未来新业务。
图1-1.5G到6G服务范式的转变
无线通信和无线感知均基于电磁波理论，电磁波信号在人类活动的高价值场景几乎实现了无缝覆盖。在发送
端对电磁波信号进行调制，使得电磁波承载信源信息，而电磁波信号在传播过程中会受到无线环境的影响，
-01-
即电磁波信号受到环境调制因此也承载了环境信息。接收端通过对电磁波信号的分析，不仅能够得到所承载
的信源信息，还能够提取出反映传播环境特征的感知信息，也就是说，电磁波信号具有与生俱来的通信与感
知双重功能，这就使得通信感知一体化（IntegratedSensingAndCommunication，ISAC，简称通感一体化）
成为可能。相比感知与通信分离的系统，通感一体化系统能够带来许多优势，例如节约成本、减小设备尺寸、
降低功耗、提升频谱效率、减小通信和感知之间的互干扰等。
随着6G系统的频段向毫米波甚至太赫兹扩展，其频段具有大带宽和高穿透能力的特点，同时将来更大规模天
线和更密集网络的部署，将共同推动6G提供更高感知精度与更高感知分辨率的感知服务。通感一体化将是6G
的标志特征之一。本白皮书的第二章介绍了通感一体化的业务与性能指标，第三章介绍了全球主要6G组织关
于通感一体化的进展，第四章给出了通感一体化的系统架构。第五章介绍了通感一体化的九个关键技术。第六
章给出了结论。
2.通感一体化业务与性能指标
感一体化被认为是6G时代具有广泛应用前景的技术，其业务服务范围将突破传统通信维度，可利用相同设备
同时提供感知和通信服务。在业务分类方面，可以按照通信与感知的赋能关系，业务应用范围，对感知测量数
据的处理方式，以及感知目标属性等多个维度对感知业务进行分类。在业务性能指标方面，需要对通信和感知
能力同时进行衡量。以智慧交通，无人机监测，呼吸监测，手势识别等为代表的典型业务将会对人们的生产生
活带来极大改变。
2.1通感一体化业务分类
通感一体化业务中通信和感知能力不是孤立的，二者相互赋能从而实现更好的用户体验。可以根据通信与感知
间的相互关系分为通信辅助感知类业务和感知辅助通信类业务。通信辅助感知方面，通信的参考信号作为感知
信号，实现目标定位、测速、手势识别等业务；高速可靠的通信能力也为感知数据的汇聚提供保障，能够进一
步提高感知精度和感知分辨率。感知辅助通信方面，通过无线感知技术对无线通信环境及通信节点进行探测感
知，可获得环境地图、通信节点位置、移动速度等多种先验信息，运用感知信息及感知结果，辅助通信系统对
信道估计、均衡、波束管理等模块进行算法选择、算法参数设置及算法优化。
根据业务的应用范围，可以将通感一体化业务分为广域和局域两大类，如图2-1所示。广域通感业务主要面向
天地一体化感知，无人机网络和智慧交通等。局域通感业务主要面向封闭式的空间范围内的业务。该场景业务
-02-
图2-1.广域和局域通感业务示意图
根据对感知测量数据的处理方式，可以分为检测类、估计类和识别类三类感知[2]。检测类是指基于感知测量
数据对被感知物体的状态做出二元/多元的判断，状态通常包括目标存在与否或事件是否发生等，例如入侵
检测、车辆/行人/无人机检测等。估计类是指基于感知测量数据对被感知物体的参数（包括距离、速度、角度、
位置等）进行估计，估计性能可以通过均方误差来衡量。识别类是指基于感知测量数据识别被感知目标是什么，
可包括目标识别，以及人类活动/事件识别等，其性能由识别准确率来评估。
从感知目标属性的角度，根据感知目标上是否安装有信号收/发设备，无线感知的感知目标可以分为无源目
标或有源目标。对应着，无线感知可以分为对无源目标的感知和对有源目标的感知。实际上，为了增强对无
源目标的感知性能，无源目标上可以安装低成本低功耗微小体积的标签设备，例如RFID（RadioFrequency
Identification，射频识别）无源标签或者backscatter（反向散射）标签。
2.2通感一体化业务的性能指标
通感一体化业务将极大地拓宽未来网络提供服务的能力，为用户提供方便快捷，智能高效的定制化服务。与
传统通信业务不同，通感一体化业务除了对通信性能指标进行衡量外，还需要对感知性能指标进行衡量。
通感一体化业务的通信性能指标主要包含误比特率/误码率、网络覆盖率、时延、数据速率、连接密度、频谱效率、
能量效率、可靠性等。如表2-1所示，感知性能指标既包括感知业务时延和刷新频率等这一类大部分感知用
例涉及的公共指标，也包括前述检测类、估计类和识别类各自涉及的指标，具体指标定义如下[1]。需要指出
的是，精度性能指标的量化定义通常需与置信度关联定义，通过置信度（confidencelevel）描述了所有可能
测量的感知结果中期望包含真实感知结果的百分比。例如，在置信度95%情况下，定位精度为0.2米。
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■检测准确率（或检测概率）：检测准确率为正确检测目标状态的概率。
■漏检概率：感知系统在获取表示目标物体或环境特征的感知结果时，漏检该感知结果的概率。
■虚警概率：感知系统在获取感知结果时，检测到表示非目标物体或环境特征的虚假感知结果的概率。
■定位精度：描述了目标物体的位置测量结果与其真实位置的接近程度，可以进一步分为水平定位精度（二
维参考平面或水平面上的感知结果误差），以及垂直定位精度（垂直轴或高度上的感知结果误差）。
■距离精度：描述了目标物体的距离测量结果与其真实距离的接近程度。
■速度精度：描述了目标物体的速度测量结果与其真实速度的接近程度。
■距离分辨率：表示能够测量的目标对象之间的距离的最小差异。
■速度分辨率：表示能够测量的目标对象之间的速度的最小差异。
■识别准确率：表示能够正确识别出感知目标类别/含义的概率。
表2-1感知性能指标
2.3通感一体化典型业务
随着科技的发展和行业领域的细分，通感一体化业务在数量和质量上将会稳步提升。在众多业务中，智慧交通，
智能工厂，无人机监管，呼吸检测，手势识别和天气监测作为典型的通感一体化业务，将会深刻改变人们的生
产生活方式。
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智慧交通：
智慧交通是集成车联网、自动驾驶、高精度地图构建等技术为一体的典型通感一体化业务。该业务对通信和感
知能力都具有极高要求。通信方面，需要超低时延、高数据速率；感知方面，要求对道路环境本身以及实时动
态的车辆行人信息进行感知探测。
通过对多车环境感知数据的共享，道路上的驾驶员可以获得其当前位置以及自身视野之外的空间信息，克
服恶劣环境下的视线盲区，并在此基础上执行导航和路径规划。传统即时定位与地图构建（Simultaneous
LocalizationandMapping,SLAM）依赖相机或激光雷达，6G通感一体化设备将利用通感一体化信号实现
Gbps量级的大带宽数据传输的同时对周围环境进行探测和构建。在车路协同方面，利用通感一体化路侧单元
（RoadSideUnit,RSU）所具备的部署位置优势和设施通感能力优势，能够支持海量终端数据通信，高效感知路、
车、人的实时状态，快速获取多车的行驶状态并下发控制信息，为车辆编队、自动驾驶等提供更可靠的服务保障。
车辆与RSU的端到端通信时延将有望降至10ms以下，V2V时延有望降至1ms以下，同时通信的可靠性将能
够达到99.999%。车辆和路设单元对环境的定位精度在0.5m以下，速度精度在0.5m/s以下，感知角度为2度，
感知刷新频率为20Hz-30Hz。
图2-2.智慧交通示意图
无人机监管/路径管理：
随着无人机产品的发展与普及，无人机将会成为人们生产生活中不可或缺的一部分。由于无人机具有体积小，
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全天候和全空域等特点，大量的无人机被应用于农业灌溉，应急通信和抢险救灾等垂直行业中。可以预见的是，
无人机的应用场景将会越来越多样化。其具体业务场景可进一步细分为无人机监管（包括无人机入侵检测）和
无人机路径管理，如图2-3所示。
图2-3.无人机场景示意图
无人机监管：该场景主要利用通信与感知融合技术实现规定区域内无人机设备的感知，识别与监管。全天候地
探测、跟踪规定区域内的无人机设备，当发现有未许可无人机接近或进入规定区域时，发出警告或进行驱赶。
在针对未许可无人机的入侵检测中，由于无需对入侵无人机的数量进行精准估计，同时规定区域往往存在着安
全缓冲区，因此并不需要过高的感知精度要求。
无人机路径管理：该场景主要利用无人机与基站实现无人机工作环境的感知，并将工作环境的感知结果（如障
碍物的位置和形状，无人机的位置和飞行速度等）上报给数据处理中心，并利用数据处理中心强大的计算能力，
及时发现飞行路径上的障碍物，及时统筹规划更新无人机或无人机集群的飞行路径，实现无人机的避障与路径
管理。该场景中，感知数据量大，在实时性要求高的情况下，感知数据的传输速率要求较高。
智能工厂：
智能工厂业务涉及对智能机器人和海量终端的调度和管控，以及环境信息生成和高精度定位等任务。为了保
证大规模机器的工作效率和稳定性，引入通感一体化技术可以有效实现无线通信与环境感知的互惠增强，进
而满足智能工厂内环境识别、路线规划、集群导航、手势识别、缺陷检测、产品技术等典型用例的网络服务需求，
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提高无线网络系统效率。具体的，将无线感知功能部署在基站侧，通过基站发送通感信号对目标货物/机器人
进行位置、形态、速度等进行感知，可以有效实现对厂区环境的实时监控，对目标器件/货物/机器人的持续
追踪等任务。将无线感知功能部署在终端侧，通过机器人/智能终端发送通感信号对相邻货物以及周围环境等
进行感知，可以实现厂区内物品接近检测，有效避免碰撞发生，此外，还可实现路径规划、手势识别等业务。
图2-4.通感融合技术应用在智能工厂示意图
生命体征监测：
异常，呼吸急促或呼吸不畅等症状都反映了身体的非健康状况。心率变化往往由活动引起，在睡眠或休息时，
节奏较慢，但心率往往会随着身体活动、情绪反应、压力或焦虑等因素而加快，对呼吸和心跳等生命体征进行
监测对于医疗保健以及日常生活等领域具有重要意义。采用接触式设备进行生命体征监测一方面影响被测试者
的舒适度，不便于人体自由活动，另一方面佩戴的检测设备对于部分患者可能产生皮肤刺激，例如婴儿或有皮
肤烧伤的病人等。常见的非接触式检测技术例如谐振电路调频法、红外检测、机器视觉检测等存在检测准确度
低、使用场景受限等问题。相比较之下，利用无线信号检测能够克服以上不足，通过对接收到的无线信号的分
析获取信道状态信息，进而能够得到呼吸以及心跳的特征信息，且由于无线信号在绝大部分场景中广泛存在，
该方式具有无接触、低成本的优点。
利用无线感知技术进行生命体征监测主要是对呼吸或心跳引起的微多普勒特征进行检测，考虑到人体典型呼吸
频率范围（0.1~0.5Hz）以及心率范围（0.8~2Hz），保证不高于0.05Hz（即3次/分钟）的检测误差以及0.1Hz
以上的刷新率可以满足异常呼吸或心跳的检测需求。
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图2-5.呼吸监测示意图
手势/动作识别：
无接触手势/动作识别是人机交互的重要组成部分，智能家居、智能穿戴设备、智能汽车以及VR/AR等领
域都增加了手势/动作识别控制功能。在早期的穿戴式手势/动作识别技术中，手势/动作识别需佩戴专用
的传感器设备，通过传感器采集信息进行识别、这种方式成本高，而且用户体验收到较大影响。通过视频设
备采集手势/动作的视频数据，也能实现手势/动作识别。然而，这种方式容易受光照条件的影响，当光照
不稳定，识别准确率就会降低，另外也存在个人隐私容易泄露的问题。典型的利用无线信号进行手势/动作
识别的方式之一是采用雷达技术，如今无线通信网络已逐渐成为现实生活的重要补充和延展，基于无线通信
信号的手势/动作识别技术具有天然应用基础。基于无线信号的手势/动作识别弥补了传统手势/动作识别
技术的缺陷，比如部署成本高，用户隐私得不到保护，以及受环境条件制约较大。基于无线信号的行为感知
方法，具有实现成本低、部署过程便捷和无需携带设备等优势，并且能够在各种应用环境中进行部署，不受
光照条的影响，相较于传统方法感知范围大幅提升，用户无需担心隐私受到侵犯，甚至在有部分遮挡的情况
下也可以进行有效识别。
利用无线感知技术进行手势/动作识别主要依靠对手势或动作带来的微多普勒特征进行识别[3]，对于实时
人机交互应用，保证小于0.5s的时延，从而不降低使用者的体验，手势/动作识别的准确率不低于95%。
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图2-6.基于手势的人机交互
入侵检测：
在关键建筑物或特定区域中检测入侵者，对于个人家庭安全以及公共区域安全具有重要意义。传统的入侵检测
方法包括基于视频、超声波、红外、UWB（UltraWideBand，超宽带）的技术，此外还有激光雷达技术，以
及专用传感器技术，例如光感应传感器、声感应传感器、温度传感器、气体传感器等等。其中，基于视频的检
测技术是应用最广泛的入侵检测技术，但容易受到光照条件和烟雾的影响，在光线不佳或者烟雾环境中，摄像
头无法进行准确识别，容易产生监测盲区，常常会出现误判、漏判等，且存在明显的隐私问题。近年来，激光
雷达入侵监控系统基于激光雷达3D点云，有望在一些场合下替代传统视频入侵检测系统，实现对监控区域实
现实时监测，然而该方式需要发射激光信号，存在安全性隐患，且成本较高。基于无线通信信号的入侵检测技术，
利用了无线通信信号覆盖广，不受光照条件影响，且无线通信设备分布广的特点，具有全天候、覆盖广的优势。
由于不需要专门安装监视器，或者专用传感器，也降低了使用成本。利用无线通信信号进行入侵检测，相比于
基于视觉的检测方式能够保护用户隐私不受侵犯，降低隐私泄露可能性。
利用无线感知技术进行入侵检测主要是检测信道信息的变化[4]，为能够及时更新居家环境状态，入侵检测的
感知数据刷新率大于1Hz，为保证业务的可靠性，减少漏报、误报的情况发生，检测概率需要达到95%以上，
虚警概率低于2%。
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图2-7.入侵检测场景信道状态信息变化特征
天气监测：
天气监测例如降雨监测对天气预报、气候模型、农业、水利工程设计等有重要意义，传统降雨监测主要有雨
量计、气象雷达和卫星等。雨量计通过对接收到的雨水进行计量来检测局部区域降雨量，具有空间分辨率高
的优点，然而雨量计的空间覆盖范围小，广域覆盖时需要部署大量雨量计及配套设备。气象雷达通过测量雨
各种气象遥感载荷接收包括红外光、可见光、微波等信号来分析云层及风速风向等气象信息，从而提取包括
精确，通常用作辅助覆盖。相比之下，利用已有的移动通信网络进行天气监测无需额外部署硬件、具有较大
等优势。
利用无线感知技术进行天气监测主要是通过测量通信链路中的信号链路衰减，进而利用信号链路衰减与天气指
标之间的关系得到对应的天气情况[5]。为了准确的区分降雨大小的分类，降雨率的分辨率需要在1mm/h左右，
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图2-8.不同雨量接收信号强度的概率密度分布
图2-9.降雨监测示意图
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3.通感一体化主要标准组织的进展
本章介绍ITU（InternationalTelecommunicationUnion，国际电信联盟），中国IMT-2020推进组和
IMT-2030推进组，北美NextGAlliance，ETSI（欧洲电信标准化协会，EuropeanTelecommunications
StandardsInstitute）和Hexa-X，IEEE（电气与电子工程师协会，InstituteofElectricalandElectronics
Engineers），3GPP等全球多个标准化组织和6G研究机构关于通感一体化研究的进展。通信感知一体化技术
面给出了各自的理解和分析。
■ITU
ITU-R在IMT-2030愿景---架构和总体目标的报告[6]中，把感知作为未来用户和应用趋势之一。未来无线
系统中的感知与通信融合，将提供成像、mapping、定位等超出通信的能力，提供高分辨率和准确度的目标
检测，识别和范围/角度/速度估计。该报告指出可以在系统设计里融合定位、感知、和成像功能。感知是
physicalworld,biologicalworld和cyberworld融合的一个关键使能，实现从物联到智联。
通感融合的功能使移动运营商能够提供许多新服务，包括极高精度的定位、跟踪、成像（例如用于生物医学和
安全应用）、即时定位和地图构建、污染或自然灾害监测、手势和活动识别、缺陷和材料检测等。这些功能使
未来消费者和垂直应用的应用场景成为可能，适用于各种形式的业务，例如沉浸式以人为本的通信、工业自动
化、互联自动化车辆和运输、能源、医疗保健/电子医疗等。
ITU-R在IMT-2030技术趋势报告[7]中，把通感融合作为几个新兴技术趋势和使能技术之一。其他技术趋势
包括AI内生通信，算网融合架构，D2D通信，有效频谱使用（频谱共享，超宽频谱），高能效低能耗，实时
业务和通信，可信通信等。无线感知包括物体检测、测距、定位、跟踪、成像等，长期以来一直是与IMT系统
并行开发的独立技术。与仅出于通信目的设计无线网络的传统方法不同，IMT-2030将从一开始就考虑集成感
知和通信系统。在未来的通信系统中，通过新功能的支持，例如可能使用更高频谱（例如从毫米波到太赫兹）、
更宽的带宽、更密集的部署、更大的天线阵列，以及人工智能和通信节点/设备之间的协作，感知将成为与通
信系统集成的新功能，以实现具有更高精度的创新服务和解决方案。
在通感融合系统中，感知和通信功能将在集成系统中互惠互利。一方面，网络作为传感器，通信系统可以辅
助感知服务，可以探索无线电波传输、反射和散射，以感知和更好地理解物理世界。另一方面，感知辅助通
信，传感结果可用于辅助接入或控制，例如更精确的波束成形、更好的干扰管理、更快的波束故障恢复和
更少的开销来跟踪CSI（ChannelStateInformation，信道状态信息），提供通信系统的QoS（Qualityof
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Service，服务质量）。此外，感知可以被视为连接物理世界和数字世界的新通道。因此，实时感知与人工智
能技术相结合对于实现数字孪生也至关重要。
ITU技术趋势报告将通信和感知系统之间的交互级别分为：（a）共存，其中感知和通信在物理上分离的硬件
上运行，使用相同或不同的频谱资源并且不共享任何信息，彼此视为干扰；（b）合作，其中两个系统在物理
上分离的硬件上运行，而信息可以相互共享（例如，感知/通信的先验知识可以共享，减少系统间干扰或在某
些情况下增强另一个系统）；（c）集成设计，其中两个系统被设计为一个单一系统，在频谱使用、硬件、无
线资源管理、空中接口以及信号传输和处理等方面具有信息共享和联合设计。ISAC在未来IMT的重点是（c）。
在集成设计中，ISAC的技术开发可以分为不同的阶段，从松散耦合到完全集成。作为起点，通信和感知系统
共享频谱和硬件等资源。通信和感知可以作为一个系统实现，同时服务于两种业务形式。在感知和通信模块之
间开发高效的调度和协调算法，以尽量减少彼此之间的干扰，是一个关键的研究问题。更进一步，通信和感知
将协同工作，以提高单个系统的性能。信号处理的集成，如时域、频域和空间域处理技术，可以联合设计为感
知和通信服务。这一阶段的潜在方向包括基于联合波形的空中接口设计、统一波束成形方案等，这对于提高
ISAC系统的效率至关重要。迈向ISAC的成熟阶段，通信和感知将在频谱、硬件、信令、协议、组网等所有可
能的维度进行协调和协作，实现互利共赢。ISAC系统进一步结合AI、网络协作和多节点协同感知等技术，将
有利于整个系统增强相互性能，控制总体成本、尺寸和功耗。
通信和感知服务需要共享可用的硬件和波形，同时融合来自网络部署区域中不同测量源的信息。在系统级设计
和评估方法等领域仍然存在研究挑战，例如对集成系统中两种功能trade-off的设计和评估，对硬件缺陷的敏
感性增加所需的解决方案，联合波形设计和优化等。
■IMT-2020推进组和IMT-2030推进组
中国IMT-2020推进组成立通信感知融合任务组，从场景，网络架构，空口技术方案，仿真评估方法，试验等
多方面进行研究推进，并形成相应的研究报告。IMT-2030推进组将通信感知融合和AI共同作为5G到6G演
进的关键因素，并发布了《通信感知一体化技术报告》第一版和第二版。该技术报告对通感一体化的应用场景、
基础理论、关键技术、原型验证进行了详细分析。在基础理论方面，介绍了无线感知的基础理论与评价指标，
结合通信和感知系统的评估标准，介绍了通信感知一体化基础理论框架，提出了通信与感知的互信息以及感知
速率极限。并在通信波形约束下的通信感知一体化理论性能边界研究、通信感知一体化性能评估准则、通系统
优化设计理论和网络优化基础理论等几个方面，综述了当前通信感知一体化基础理论方面的研究进展和可能
的发展方向。关键技术研究包括空口技术、信号处理技术、网络架构与组网设计、硬件架构与设计、协同感
知五个方面。其中，空口技术主要分析了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分
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复用）和OTFS（OrthogonalTimeFrequencySpace，正交时频空调制）两种典型波形在感知场景下的性
能评估；信号处理技术方面分别从干扰消除、定位与环境重构、信号融合、参数估计等方面进行研究与探索；
在组网设计方面，基于业务连续性和QoS保障为目标，提出感知节点应用实例和切换流程；在硬件架构方面，
提出通信感知一体化硬件设计，需要解决高性能全双工等带来的干扰和设备电路等设计问题，从基础的系统与
电路架构、高隔离度的系统、高性能高精确度的器件与电路模型建模、小型化集成化的收发信机方案上解决相
应挑战；在协同感知技术中通过实例提出协同感知的关键技术研究方向。
IMT-2030推进组将通感融合分为三个阶段：业务共存，能力互助，网络互惠。通信感知一体化作为IMT-2030
推进组6G技术试验的关键技术试验之一，进行了定位、成像、模式识别三类感知场景的测试。测试所用概念
样机通信和感知接收均为相互独立的两套系统，仍处于业务共存阶段。
图3-1.IMT-2030推进组提出的6G典型场景[8]
■NextGAlliance
NextGAlliance由美国ATIS（AllianceforTelecommunicationsIndustrySolutions，电信行业解决方案联
盟）发起，致力于在未来10年内提升北美6G移动技术的领先地位，将高度重视技术商业化，涵盖研发、制造、
标准化和市场准备的整个生命周期。
2022年6月份NextGAlliance推出的6G技术报告[9]里，从应用和要求角度，总结了4类发挥关键作用的
用例，包括：1）网络支持的机器人和自主系统（NetworkEnabledRoboticsandAutonomousSystems），
使用全球定位系统（GPS）、光探测和测距（LiDAR）、声纳、雷达和测程法等传感器感知周围环境。2）多
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感官扩展现实（Multi-sensoryXR），包括虚拟现实VR和增强现实AR等。3）分布式感知和通信（Distributed
SensingandCommunications），包括与通信紧密集成以支持自主系统的传感器。4）个性化用户体验，基
于用户个人资料和上下文信息（例如，用户的偏好、趋势和生物识别）对设备、网络、产品和服务进行实时、
统和网络架构，网络运营、管理维护（OA&M）和服务支持，可信度（安全性、可靠性、隐私性和弹性）。在
无线技术领域，通感融合是主要方向之一。
报告分析了JointCommunicationsandSensing（JCAS）对通信和感知两方面功能的益处：共存以改善频
谱共享、硬件重用和干扰管理；通信辅助感知，有助于在许多感知节点之间实现环境可视化；感知辅助通信，
以提高通信性能；此外，JCAS可以通过standalone蜂窝和非蜂窝技术增强定位性能。
NextGAlliance提出的JCAS研究领域包括感知与通信性能的trade-off研究与评估，感知信道建模，波形波
束成形设计，感知与通信功能之间的共存、协作与协同设计，资源分配，协同感知，JCAS产生的硬件要求，
杂波抑制，UE定向，多雷达联合处理，基于AI/ML的感知融合，全双工无线电等。其中全双工无线电是单站
感知的关键推动因素，也是高功率BS和低功耗UE的重要研究领域。在蜂窝系统中，取决于不同的感知能力，
JCAS操作可基于BS，基于UE，或者同时基于BS和UE。基于BS的JCAS可以作为起点，因为它具有处理
能力、传输能力、覆盖范围、潜在的全双工能力和MIMO/波束成形支持。BS的全双工操作是单站感知的基础。
双站感知操作需要基站间的同步协调。
对于JCAS存在的挑战，NextGAlliance提出以下方面：1）考虑到通信和感知共享频谱，一个关键的挑战是
可以在不同的通信和感知性能trade-off下运行的灵活设计。波形、波束成形设计、资源复用是这一挑战的核心。
2）感知操作的空间方向可能不同于通信链路传输的空间方向，这就需要在感知和通信功能的QoS之间进行权
衡。3）关于在网络中许多感知节点之间潜在地协助协同感知的通信，感知节点之间的同步成为一个主要挑战。4）
干扰管理也是JCAS操作的核心，除了要考虑通信系统间的干扰和感知系统间的干扰外，还要考虑跨功能干扰
管理，即通信系统和感知系统间的干扰。
■ETSI
ETSITechnologyRadar（ETR）提出信息通信技术ICT的技术趋势，旨在促进ETSI成员对这些技术趋势的
认识和讨论，这些趋势可能影响ICT标准化。2021年ETR白皮书提出了ICT中十个技术趋势，包括5G演进、
人工智能、自治网络、网络安全、DistributedLedgers、动态数据、扩展现实、物联网、量子、自治系统。
2022年ETR针对该白皮书进行了更新，新增的技术趋势加入了通感一体化，另外还涵盖了光子学、（亚）太
赫兹和太赫兹通信、ReconfigurableIntelligenceSurface(RIS，智能超表面)、光无线通信、非陆地网络、
智能分布式EDGE、高性能计算机、可持续性（Sustainability）等技术。
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ETR所提的ISAC技术具体包括支持ISAC的Waveform/sequence/coding/modulation/beamforming等信号
处理技术，支持ISAC的MIMO和RIS等天线技术，使用通信波形的被动感知，毫米波/THz的通感一体化等方面。
■Hexa-X
Hexa-X和后续阶段Hexa-X-II是由欧盟赞助的旗舰项目，旨在开发B5G/6G愿景以及连接人类、物理和数
字世界的智能架构，为6G的行业共识奠定基础并做出贡献。Hexa-XWorkPackage1(WP1)“End-to-End
Vision,ArchitectureandSystemAspects”发布了6G愿景用例价值报告[10][11]和6G网络架构报告[12]。
Hexa-X将通信/定位/成像/感知的融合（Convergenceofcommunications,localization,imagingand
sensing）作为未来连接技术趋势之一[11]。随着更大带宽信号与更高频段频谱（>100GHz）的使用，以及
SLAM技术与较低频谱通信的结合，未来的网络将集成高精度定位（具有厘米级精度），感知（类似雷达和非
类似雷达）和成像（毫米级）功能。因此需要开发新算法以共同优化通信、感知和/或定位的共同优化。这
不仅可以改变应用层方面，还可以优化网络性能，例如通过主动无线电资源分配和管理，并确定波形设计，
以实现具有超高数据速率的连接性能和完整的6D环境地图。6D环境地图具备所有三个空间（纬度，经度，
高度）和方向（俯仰、横滚、偏航）的信息。将此类连接性和6D地图，与运动预测、AI相结合，基于新沉浸
式XR体验的新应用和用例将变为现实。这提供了一种直观的交互方式，以及从医疗到工业环境的各种用例。
Hexa-X指出此类应用和用例必须集成安全和隐私。
Hexa-X将计算，AI，安全，感知，定位都视为服务[12]。感知服务sensing-as-a-service(SaaS)被认为将影
响6G架构，包括服务化架构，为感知能力定义新服务和新接口，以及现有定位的增强和修订等。感知和定位
在Hexa-X大部分用例中都是重要角色，针对感知和定位，Hexa-X专门组织了WorkPackage3(WP3)-“6G
High-ResolutionLocalisationandSensing”。Hexa-X把二者联合考虑，作为系统架构必不可少的部分。在
下一代E2E网络架构设计中，需要考虑仅通信、仅感知、通信感知定位联合这三种能力的灵活切换和优先级。
定位和感知应该被设计为基本功能或微服务，需要考虑开放框架、安全、低时延、QoS等多个问题。
已启动的Hexa-X-II项目将以Hexa-X成果为基础，并将提供6G平台蓝图，实现基于传感和计算等新集成功
能的新服务。
■IEEE
IEEE针对WLAN感知（WLANsensing）在IEEE802.11内成立了任务组802.11bftaskgroup。WLAN
sensing主要指的是具备WLAN感知能力的站点，接收WLAN信号以检测环境中目标对象的特征。其中环境
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（Environment）包括房间，房屋，车辆，公司等；目标包括物品，人体，动物等；特征（feature）包括
范围，速度，角度，动作，存在或接近，姿态等。802.11bftaskgroup将定义对IEEE802.11MAC层以及
DirectionalMultiGigabit(DMG)和enhancedDMG(EDMG)PHY层的修改，以增强1GHz至7.125GHz以
及45GHz以上免许可频段的WLANsensing，使能站点通知其他站点其WLANsensing能力，请求和设置传
输以便执行WLANsensing测量，交换WLANsensing反馈和信息。
802.11bftaskgroup目前发布了一系列文档并仍在继续完善，包括用例,功能要求,信道模型,评估方法和仿
真场景等。802.11bf提出的WLANsensing用例[13]包括房屋内感知，手势识别，健康监护，3D视角，汽
车内感知等几类，并对各个用例从Maxrange，RangeAccuracy，MaxVelocity/VelocityAccuracy，angular
Accuracy，TargetSeparation，Security/ProtectionRobustness，MaximumNetworkLoad等方面参数
进行了具体定义和定量描述。802.11bf提出的WLANsensing信道模型[14]介绍了基于光线追踪结果和其他可
能方法（例如measurementcampaigns）的WLANsensing系统信道模型，协助WLANsensing标准化过程。
提出了一种新的信道模型，该模型考虑了在sub7GHz和60GHz的无设备移动目标引起的传播信道的非平稳特
性。描述了参考天线模型，提出定向和全向天线模型与信道模型一起使用。在2023年1月更新的评估方法和
仿真场景文档[15]中，提出了WLANsensing物理层性能评估标准和链路级仿真场景。其中仿真场景定义为一
个TX-RX对与移动目标（如物体、单个人、动物等）之间的链路级仿真。链路级仿真的目标是评估目标参数估
计的感知性能，包括距离、速度、角度或运动、存在或接近、手势等活动检测。
■3GPP
3GPPSA1成立了研究项目Integratedsensingandcommunication(ISAC)[1]，计划于2023年6月完成。
5G系统需要增强以提供针对不同垂直应用的感知服务，例如自动驾驶/辅助驾驶，V2X，无人机，3D地图重建，
隐私、监管和收费等话题。
研究项目所提用例侧重于基于NR的感知，某些用例可能会利用EPC和E-UTRA中已有的信息（例如蜂窝/
UE测量、位置更新），一些用例还可能包括非3GPP类型的传感器（例如雷达，摄像头）。目前ISAC研究
报告主要描述了多个ISAC用例，例如住宅入侵检测，高速公路和铁路入侵检测，无人机入侵检测，无人机轨
迹跟踪和冲突避免，自动驾驶和导航感知辅助，沿途交通管理，工厂AGV检测跟踪，工厂AMR冲突避免，睡
眠监测，健康监测，无缝XR流等。并分别给出了支持各个用例的潜在要求，包括感知结果的性能要求，同时
SA1正在研究统一的潜在要求和KPI。报告还考虑了感知的机密性、完整性和可用性，在部署中要考虑感知的
隐私问题。另外，5GS中的感知操作应支持商业服务（例如驾驶辅助），关键任务服务（例如公共安全，公
用事业，铁路）和其他具有优先处理要求的优先服务（例如MPS）。
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目前3GPP无线通感融合技术处于研究阶段，尚需进一步分析无线通感融合标准化需求，以及后续可能的标
准化网络架构和协议。
4.通感一体化系统架构
4.1通感融合发展层级
从系统架构角度来说，通感和感知融合发展层级可分为：业务层融合、服务层融合、空口融合，如图4-1所示。
业务层融合是指无线移动通信系统仅作为第三方感知服务的数据传输通道，其本身不提供感知服务。第三方感
知服务是指无线移动通信系统之外的其他系统提供的感知服务，包括基于雷达、摄像头等提供的服务。现有
无线移动通信系统可以支持这一层次的融合。服务层融合是指未来无线移动通信系统将基于第三方感知单元、
通信单元以及未来通感一体化单元获得的感知数据和通信数据形成面向应用的内生感知服务。第三方感知单元
包括雷达、摄像头等。这一层次的融合涉及6G系统架构中服务层和功能层的改动，未来研究需考虑感知服务
接口的定义、感知控制和感知数据处理流程等。空口融合是指未来无线移动通信系统将基于空口层面的通信感
知一体化单元获得的感知数据形成内生感知服务。通信感知一体化单元基于感知信号和通感一体化信号的发送
和接收获得感知数据。通感一体化信号是同时用于感知和通信的无线信号。这一层次的融合涉及6G系统架构
中功能层和资源层的改动，未来研究需考虑空口信号设计、频谱资源共享和一体化硬件设计等。
图4-1.通信和感知融合发展层级
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相比业务层融合，服务层融合可以提升6G系统的服务能力，为未来6G系统商用提供创造更多新型应用的可
能性。服务层融合也可以提供用于辅助通信性能提升的感知服务。空口层融合可以进一步带来频谱效率提升、
成本节约、功耗降低和信息处理效率提升等诸多优势。
未来无线移动通信系统将主要向服务层通感融合和空口通感融合进行演进，形成支持内生感知服务的通感一体
化系统。对通感一体化系统架构的研究需要首先根据通感一体化业务抽象出感知服务的参考模型和感知服务的
需求，然后确定满足感知服务需求的通感一体化系统需要包含的功能，再对支持感知服务的各个功能的构建和
组织进行设计。4
.
4.2感知服务参考模型
根据通感一体化业务可以提炼出通感一体化系统提供的感知服务的参考模型，如图4-2所示。其中，感知服务
客户端可以从感知服务器请求感知对象的感知信息，感知服务器响应于感知请求，执行感知功能，获得感知对
象的感知信息，并将其提供给感知服务客户端。
图4-2.感知服务参考模型
感知服务客户端可以是通感一体化系统外的实体，也可以是通感一体化系统内部的实体（例如，终端、核心
网中的一个网络功能）。感知对象和感知信息根据不同的通感一体化业务而定。例如，感知对象可以为环境、
物体、人等，感知信息可以是环境地图、物体的成像、人的速度和位置等。
感知服务器由通感一体化系统实现，基于现有无线移动通信系统的架构，其包含核心网、无线接入网和终端。
感知服务器可以根据通感一体化单元和第三方感知单元获得的感知数据确定感知对象的感知信息。通感一体化
单元通过测量系统内部配置的感知信号获得感知数据，感知信号包括专用于感知的信号以及同时用于感知和通
信的信号。第三方感知单元获得感知数据所使用的技术不在通感一体化系统的研究范围内。
感知服务除了需要感知服务器能够向感知服务客户端提供感知对象的感知信息以外，还有以下需求。
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■感知服务质量保障
感知服务器能够向感知服务客户端提供满足其要求的感知服务质量的感知信息。感知服务质量包括时延、精度、
感知范围、检测虚警率等。对于不同的感知服务，相应的感知服务质量会有所不同。
■安全隐私检查
感知服务器需要保证感知过程和感知信息的隐私和安全方面。一方面需要保证感知对象允许被感知，感知服务
客户端有权要求提供感知对象的感知信息。另一方面需要保障感知服务端到端流程的安全和认证，避免攻击或
篡改等。
■计费
感知计费是通信感知一体化商业的重要组成部分，潜在的内容包括计费对象、计费标准和计费方案。其中计费
对象既需要包括对感知服务客户端的收费，也需要考虑对参与感知的终端的付费。
4.3感知功能
基于上述感知服务的需求确定通感一体化系统需要包含哪些功能是架构研究的重点之一。图4-3给出了通感一
体化系统（也就是感知服务器）的功能框图。下面对各个功能进行介绍。
图4-3.通感一体化系统的功能框图
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总体上，通感一体化系统从下到上可以分为资源层、功能层和服务层。空口层面的通感融合会涉及到资源层和
功能层的改动，服务层通感融合会涉及服务层和功能层的改动。
资源层在功能层的控制下执行物理感知过程，并向功能层提供感知底层数据。资源层的功能包括感知信号发送、
感知信号接收和测量以及第三方感知技术。感知信号发送、感知信号接收和测量功能实现空口层面的通感融合。
第三方感知技术不在通感一体化系统的研究范围内，但通感一体化系统能够获取第三方感知技术获得的感知数
据，可以支持服务层通感融合。
功能层根据服务层的感知请求，控制资源层执行物理感知过程，并基于资源层获得的感知底层数据得到最终
感知信息，并提供给服务层。结合前述感知服务的需求，功能层具体可以包括感知任务管理、服务质量处理、
感知能力交互、感知资源调度、感知数据处理、感知数据存储几个功能。感知任务管理功能包括感知方法选择、
感知节点选择等。感知资源调度功能调度感知信号的资源。服务质量处理功能根据感知请求的需求影响感知任
务管理、感知资源调度功能，从而满足感知服务的要求。感知能力交互功能可以获得可参与感知的节点的感知
能力信息，从而支撑感知任务管理功能的感知节点选择等。感知数据处理功能对资源层提供的感知底层数据进
行处理，从而获得最终感知信息。感知数据存储可以存储感知数据。
服务层接收感知客户端的感知请求，进行安全隐私检查，通知功能层提供感知信息，并向感知客户端响应感知
信息，实现服务层通感融合。结合前述感知服务的需求，服务层具体可以包括服务接口开放、安全隐私保障、
计费几个功能。
感知服务流程
基于通感一体化系统的主要功能，图4-4给出感知服务基本流程示意图。感知服务客户端向通感一体化系统发
送感知请求。通感一体化系统中安全隐私保障功能实体进行安全隐私检查。在检查通过的情况下，感知任务管
理功能实体确定感知方法、感知节点等。如果通过通感一体化单元获得感知数据，则需要进行感知资源调度，
通感一体化单元进行感知信号发送、接收和测量。感知数据处理功能实体基于通感一体化单元和第三方感知单
元获得的感知数据，确定出最终感知信息。通感一体化系统向感知服务客户端返回的感知响应包含最终感知信息。
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图4-4.感知服务流程示意图
感知功能分配
上述支持感知服务的各个功能在通感一体化系统中的分配、组织和接口是架构研究的另一个重点。基于现有
无线移动通信系统架构，对于各个功能到网元的分配目前有如下几点考虑。
一是资源层功能的分配考虑与传统通信资源层的网元共享设备和器件，从而节约成本。资源层的感知信号发
送、感知信号接收和测量以及第三方感知技术可以分配在传统进行无线信号收发的无线接入网节点和终端中。
二是功能层功能的分配考虑分布式地分配在通感一体化系统的多个网元中。例如，集中的感知数据处理功能
分配要求网元具有较高的算力支撑和传输带宽支持，而感知数据处理功能分层地分配到核心网、接入网和终
端可以有效缓解对每个网元的算力和传输带宽的要求。又如，感知任务管理功能既可以分配到核心网以支持
感知范围较大的感知服务，也可以分配到接入网以更高效地支持辅助接入网通信的感知服务。
三是各个功能独立分配到不同的网元还是分配到同一个网元需要综合考虑接口交互时延、灵活弹性组织等因
素的权衡。例如，感知任务管理等控制功能和感知数据处理功能分别分配在不同的网元中，实现控制和数据
分离，能够支持更加灵活地部署。例如，感知任务管理实体部署在核心层，感知数据处理实体部署在边缘层，
从而适用于带宽大、隐私安全要求高的感知服务。而感知任务管理功能等控制功能和感知数据处理功能分配
在同一个网元中，可以避免两个功能之间的接口交互，减少与其他功能之间的接口，降低整体流程复杂度。
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4.4感知方式
在通感一体化系统中，资源层的功能包括感知信号发送、感知信号接收和测量。感知信号发送、感知信号接收
功能可以分配在传统进行无线信号收发的无线接入网节点和终端中。根据感知信号收发节点不同会形成不同的
感知方式，感知方式也将影响通感一体化空口关键技术的设计。具体的感知实现方式包括：
（1）基站自发自收
（2）基站A发基站B收
（3）基站发终端收
（4）终端发基站收
（5）终端自发自收
（6）终端A发终端B收
其中，方式(1)和方式(5)是单基感知方式，感知由一个节点执行，与传统的单基雷达类似。由于发射机和接
收机处于同一位置，单基感知方式的感知信号不必是专用的导频信号，携带数据的通信信号也可以用于单基感
知。另外，由于发射机和接收机共用同一个硬件平台，发射机和接收机可以很容易地实现时钟同步。而且感知
结果可以由该节点直接解析，不需要额外的数据传输和外部设备的协助。然而，单基模式需要基站或终端具备
全双工能力。方式(2)对应由一个基站发射感知信号，另一个基站接收感知信号进行感知的情况。这种方式类
似传统双基雷达的工作模式。由于发射机和接收机在空间上的分离，该模式不需要收发机具有全双工能力，而
且发射机和接收机的时钟同步也较容易实现。但是，该模式需要涉及专用的感知信号，且发射机和接收机的位
置误差、同步误差也会影响感知结果。方式(3)和方式(4)是另一种形式的双基工作模式，发射机和接收机其
中一方为基站，另一方为终端。方式(3)和方式(4)也可以采用携带数据的通信信号进行感知，但是需对通信
数据解码后再做感知处理。如果通信数据发生解码错误（例如在信噪比很低的工作环境），此时感知性能会恶化。
另外，方式(3)和方式(4)的收发机时钟同步也是一个挑战。方式(6)也具有方式(3)和方式(4)的特点。方式(5)
和方式(6)中感知功能实现与无线通信网络相对独立，甚至可以在无线通信网络覆盖之外进行感知。但是方式(5)
和方式(6)由于终端发射功率的限制，感知范围较其它方式要小，另外终端的移动性引起的位置误差会影响感
知结果。六种感知方式的优缺点总结如下表：
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表4-1.不同感知方式的优缺点
上述各个感知方式下，其感知链路与通信链路存在较大差异。因此，需要考虑各个感知方式对业务连续性、覆盖、
干扰协调、组网方式等的影响。
5.通感一体化空口关键技术
为支持各类通感一体化业务，并满足通感一体化业务的指标需求，图5-1梳理了9个通感一体化的关键技术。
本章将对该9个关键技术进行介绍。
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图5-1.通感一体化关键技术示意图
5.1通感一体化波形与信号设计
5.1.1通感一体化波形简介
波形设计是通感一体化的关键技术之一。通感一体化波形设计思路可以是重用已有通信波形或感知波形，采取
时分、频分、空分的方式实现通信和感知波形的分集发送，这种方式资源利用效率较低；也可以通过对已有波
形的改造或新波形设计将通信和感知功能集成到一种波形，实现一体化设计。按照当下学术界和工业界的讨
论，主要包括三大技术路线[2][16]：基于通信波形的一体化波形、基于感知波形的一体化波形以及基于全新
的通感融合的一体化波形。例如，通信波形中主要以OFDM波形为代表；感知波形中主要以线性调频（Linear
FrequencyModulation,LFM）脉冲信号为代表；而通感融合的波形主要以OTFS调制信号为代表。国内外专