背景与驱动力
网络协作通感，是指在通信网络中引入类似雷达的感知能力，通过一体化信号设计、频率共享和硬件共享，实现通信和感知系统的一体融合。网络协作通感是6G关键技术之一。从业务需求看，沉浸式扩展现实（XR）等6G新场景、新业务要求网络提供泛在的高精度感知能力。从技术驱动看，超大规模天线技术使通信与感知具有重合的频带、相似的天线结构与信号处理模块，使通感融合具有技术可行性。网络协作通感正驱动传统通信网络向新一代移动信息网络加速转型，在智慧低空、智慧交通等领域具有广泛的应用前景。
4G、5G时代已初尝感知，支持面向在网终端的定位功能。5G-A通过时分或频分的方式，在基站侧扩展支持独立感知能力，初步实现通信和感知能力的一体。由于感知信号自发自收，且通感功能分立，5G-A通感一体仍面临成本、自干扰等挑战。面向6G，通感将从空口、网络架构设计与标准化等各方面实现深度融合。作为实现技术之一，网络协作通感通过A发B收的协作感知放松对自干扰的抑制要求，通过多点协作提升感知精度，最终可实现从“分立”到“内生”，从高复杂度、高成本到低复杂度、低成本，从米级感知精度到亚米级感知精度的跃迁。
技术优势与挑战
相比独立感知，网络协作通感具有诸多优势。第一，协作节点需具备全双工能力，可在与通信同等硬件成本的基础上实现通感。第二，通过多方向回波信号接收与融合，可获得空间分集增益，实现多普勒盲区消除、融合误差补偿、目标去重等，提高检测准确性、感知精度等感知性能。
由于通信与感知存在硬件资源、空口资源竞争且组网干扰复杂，网络协作通感面临如下挑战：
挑战1：协作节点非同步导致感知恶化
受环境、硬件等非理想因素影响，协作收发节点间难以做到理想同步，从而引入时间、频率偏差，影响感知性能。
挑战2：高性能协作通感实现困难
为获取较高通感性能，需要根据目标状态选择合适的协作节点、设计帧结构、波束管理及信息融合方案。受资源、算力等限制，高精度感知实现困难。
挑战3：组网干扰强
协作通感融合网络干扰类型复杂且广泛存在于整个网络。特别地，基站间协作感知打破了统一的上下行帧结构配置，使网络干扰更加复杂，造成通信与感知性能进一步恶化。
关键技术
面对上述挑战，有必要研究网络协作通感一体化关键技术，构建性能全局最优通感融合网络。
高精度同步
高精度同步是实现协作通感的基础。节点间时频直接同步难以实现米级测距需求，可通过同步误差消除方案设计达到同步误差对感知精度“零影响”。
时间同步：包括双向时间同步误差消除、基于参考经的同步误差消除。通过测量收发节点间互发的参考信号或参考经与反射径传播时间差，获取与同步误差无关的时间参数。
频率同步：包括频偏测量、频偏补偿。前者可测量多TRP中心频率差或多普勒频移测速差获得。后者可通过基于训练符号的方式补偿。
多节点协作
多节点协作是获得空间增益、联合处理增益的有效途径，亟需设计高效的多节点协作机制，实现全域高精度感知。
协作节点选择：即构建感知协作簇。由于感知协作簇与回波径相关，可设计支持一个或多个非直射径测量量的测量与上报。此外，针对移动目标，可根据目标位置变化实时构建动态协作簇。
协作帧结构：帧结构是系统收发最基本的格式和时序，对系统整体设计至关重要。其设计应遵循以下原则：第一，感知通过灵活时隙实现，保证通感兼容性。第二，尽量减小保护间隔开销，提升资源利用率。
协作波束管理：根据目标空间分布的差异性、感知精度需求的差异性，设计灵活的波束扫描、切换机制，降低波束扫描开销。
协作信息融合：根据融合程度不同，分为数据级（硬）融合、信号级（软）融合。应综合考虑感知需求与开销，设计合适融合度的协作方案。此外，还可通过多源信息融合，进一步提升感知准确性。
组网干扰管理
通感融合干扰广泛存在于整个网络，导致感知性能损失。由于打破通信系统中小区间上下行时隙的一致性，网络协作通感干扰类型多样且强烈。
为有效管理交叉干扰，可以采用干扰协调技术，即对同基站不同扇区、不同基站或者不同用户的通信信号或感知信号进行时分、频分、空分、功分、码分等，规避不同信号之间的干扰碰撞。
从网络整体角度考虑，基于现有六边形的宏蜂窝网络架构，可采用“环状”组网方式，有效降低同站址邻扇区及相邻站址之间的上下行交叉链路干扰。
总结与展望
6G时代，通信能力、感知能力将融合共生。不同功能之间的互助互惠、不同模块的联合优化、不同网络节点的协同组网，将极大提升网络协作通感系统的整体性能。
面向未来，6G网络协作通感仍需加强跨域技术的协调与融合创新，进一步研究和突破网络协作通感系统基础理论、非理想因素方案、原型验证等，同时希望加强国际合作，进一步汇聚国内外产学研等各方力量，有效协同和推动通感融合技术的国际化、标准化、产业及应用培育等工作，助力低空经济、智慧交通等行业快速发展。
[参考文献]
[1]IMT-2030(6G)推进组, 6G 典型场景和关键能力白皮书[R]. 2022
[2]VIVO, China Telecom, China Mobile, et al., 通感一体化系统架构与关键技术[R]. 2023
[3]Next G Alliance, 6G Applications and Use Cases[R]. 2022
[4]Liu G., Xi R., Han Z., et al., Cooperative Sensing for 6G Mobile Cellular Networks: Feasibility, Performance and Field Trial [J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2024
[5]Tong X., Zhang Z. and Yang Z., Multi-View Sensing for Wireless Communications: Architectures, Designs, and Opportunities[J]. IEEE Communications Magazine, 2023, 61(5): 40-46
[6]IEEE, IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems[S]. IEEE Std 1588-2019 (Revision of IEEE Std 1588-2008), 2020: 1-499
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