利用 5G 参考信号表征单基站感知分辨率
Tanguy Ropitault ,†,Steve Blandino ,†,David Griffith‡,Anirudha Sahoo‡,Thao Nguyen‡,Nada∗ ∗
Golmie‡
*美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所 CTL 合伙人
†Prometheus Computing LLC，美国马里兰州贝塞斯达
‡CTL，国家标准与技术研究所，美国马里兰州盖瑟斯堡
电子邮件：
{tanguy.ropitault、steve.blandino、david.griffith、anirudha.sahoo、thao.t.nguyen、nada.golmie}@nist.g
ov
摘要——传感将成为 6G 中的一项关键功能，导致 3GPP 将传感
功能集成到 5G 新无线电（NR）框架中。已经取得了重大进展，
但在定义架构、协议操作和部署策略方面仍有大量工作要做。
运营商的成功采用取决于平衡成本效益和预期收益。我们引入
了一种新颖的架构，该架构将现有的 3GPP 信号（同步信号块
（SSB）和定位参考信号（PRSs））重新用于基站（BSs）的单
站感测，利用现有的基础设施来高效地增强功能。
鉴于 5G 系统中传感必须与通信共存，资源管理至关重要。它
限制了用于感测的可用资源，从而限制了分辨率。通过融合来
自多个 BS 的数据并集中处理它，可以显著提高感测分辨率。本
文通过检查空间分辨率区域（SRA）（系统无法区分两个物体的
区域）和定位分辨率（LR）（定义为目标估计位置和实际位置
之间的最大距离误差）来量化单站和多单站 BS 系统的分辨率。
我们的结果表明，在 FR1 波段，使用多个单基地 BS 比单个 BS
设置显著提高了系统分辨率。添加第二个 BS 将 SRA 提高至少
40%。PRSs 采用高达 100 MHz 的较大带宽可通过五个 BS 实现低
于 1 米的 LR，而 SSBs 采用 7.2 MHz 等较窄带宽可通过七个单基
站 BS 接近低于 10 米的 LR。
索引术语-3GPP、ISAC、单站传感。
I.导言
无线传感利用与物体和人类活动的射频交互来检测环境
变化，提供了从无人机入侵检测到智能高速公路的广泛应
用。通过集成传感和通信（ISAC）将无线传感集成到无线
网络中，可以提高频谱效率，优化资源使用，降低硬件冗
余和网络成本[1]，[2]。业界对 ISAC 日益增长的兴趣是
由运营商利用其现有网络提供更多服务的潜力推动的。通
过集成通信和传感功能，它们可以增强态势感知能力并提
供个性化服务，同时保持较低的运营成本。反映了这种兴
趣，IEEE 正在开发 802.11 bf 规范，以将传感纳入无线局
域网(WLAN)，预计最终确定
到 2025 年[3]，[4]。这标志着消费无线网络的重大进
步。与此同时，第三代合作伙伴计划（3GPP）正在将传感
嵌入其标准中，第 19 版引入了关于支持的用例[5]和传感
信道模型的技术报告（TR）。
尽管正在进行标准化工作，但将传感能力集成到 5G 新
无线电(NR)的 3GPP 标准中涉及一个复杂而漫长的过程，
需要开发新的架构、协议操作和部署策略。运营商必须平
衡收益与成本，这需要实用和综合的方法。一个中心设计
问题是应该在基站(BS)还是用户设备(UE)级别支持感测。
受益于集中处理的基于 BS 的感测可能需要全双工系统，
并且可能会产生更高的成本。另一方面，基于 UE 的感测
允许分布式数据收集，但需要硬件升级和更多功率。在短
期内，BS 级别的感测更可行，因为与 UE 所需的大量修改
相比，BS 基础设施的升级通常更简单且破坏性更小。这
种方法不仅避免了由于硬件兼容性问题和向最终用户部署
新设备的后勤挑战而导致的潜在采用延迟，而且内在地支
持单静态传感解决方案的部署，其中每个 BS 可以独立执
行传感任务。此外，这种方法支持来自多个 BS 的数据的
集成，通过空间分集增强感知性能。
利用 BSs 已经传输的现有 3GPP 参考信号为运营商提供
了一种实用的途径，以最小的基础设施变化采用单站传
感，降低成本并简化部署。感测可以在主动或被动模式下
实现，每种模式都有自己的权衡。主动感知涉及为感知分
配专用资源，增强了感知的灵活性和性能，但引入了额外
的通信开销。相比之下，无源感测依赖于已经用于通信的
信号，不会产生额外的开销，但由于其对现有信号定时的
依赖性，灵活性有限。在本文中，我们建议重新定位参考
