vivo通信研究院：基于5G空口的通感一体化实测数据集

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发布日期: 2025-05-13 阅读次数：

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vivo通信研究院：基于5G空口的通感一体化实测数据集

原文刊载于《电子与信息学报》2025年第4期论文

通感一体化是ITU定义的6G的六大场景之一。为了推动通感一体化的技术落地和标准制定，该文公开了一个实测的、基于5G空口的通感一体化感知信号数据集。该数据集使用通用软件无线电外设工作于sub-6 GHz频段，运行5G NR物理层协议栈，复用NR的PDSCH-DMRS作为感知信号进行数据采集，包含了2个场景和2种感知模式共8组数据。在每个场景和每种感知模式下，提供了包含运动感知目标和背景环境的连续30 s的8通道信道信息数据，并提供了仅包含背景环境的数据。为了清晰地展示数据特征，该文展示了通过2D-DFT算法获得的典型数据的时延谱和时延-多普勒谱。

数据集下载：

https://www.scidb.cn/detail?dataSetId=4349c4b1f4ed4f2086d780ec3f73e40a&version=V2&code=j00173

数据集引用：

若在论文、学术报告中使用该数据集，请标注数据集引用方式：

丁圣利, 陈保龙, 姜大洁. 基于5G空口的通感一体化实测数据集[J]. 电子与信息学报, 2025, 47(4): 909-920. doi: 10.11999/JEIT241142

DING Shengli, CHEN Baolong, JIANG Dajie. A Measured Dataset for ISAC Based on 5G Air Interface[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2025, 47(4): 909-920. doi: 10.11999/JEIT241142

数据集构造方法

本数据集依托 vivo通信研究院，面向6G通感一体化的技术落地和标准制定，旨在促进双基地感知信号处理的研究和发展，填补基于5G空口的通感一体化的实测数据集的空白，可满足双基地感知信号处理研究。

在数据采集系统的软硬件配置方面，本数据集使用通用软件无线电外设（USRP）作为感知信号的发送和接收设备。在进行双基地感知数据采集时，采用两台USRP分别作为感知信号的发射机和接收机，分别运行5G NR基站和UE的物理层协议栈用来发送和接收感知信号。其中，USRP的型号为YunSDR Y790s，物理层协议栈为基于NR R15开发的自研协议栈。为了与单基地感知进行对照，还提供了单基地感知数据；采用一台USRP运行NR基站的物理层协议栈用来发送和接收感知信号。另外，感知信号采用1通道发送、8通道接收，以支持多通道测角。

图1 单基地感知数据采集系统

图2 双基地感知数据采集系统

在感知目标设置方面，为了尽可能准确地提供感知目标运动轨迹的真值，以金属导体球作为感知目标，金属导体球通过连接杆固定在直线导轨上、并随导轨履带做往返运动。在竖直方向上，金属导体球中心与发射天线中心和接收天线中心均处于同一高度。本数据集包括2个测试场景，场景配置如图3所示。

图3 测试场景俯视图

在感知信号配置方面，复用NR协议的PDSCH-DMRS作为感知信号。在频域，感知信号以comb-2的方式均匀分布在连续的273个RB上，共包含1638个子载波。在时域，每个时隙有1个OFDM符号上有感知信号；为了提升数据集使用的灵活性，采用全下行的信号配置以最大化感知信号的时域采样密度，感知信号所在OFDM符号的周期为0.125 ms。

图4 感知信号配置

在数据采集过程中，感知信号的接收机执行NR协议中的通信信号预处理方法，包括：时频同步处理后去除CP，通过IDFT运算将时域信号变换到频域，提取出PDSCH-DMRS，并进行最小二乘信道估计得到信道矩阵。即，本数据集中的数据为信道矩阵。

数据集描述与使用说明

根据上述的2个场景和2种感知模式，结合有无感知目标，本数据集共包含8组数据，每组数据对应一个文件夹，文件夹内数据文件均为“.mat”格式。文件夹标签信息包含3类标签属性：场景编号、感知模式、是否有感知目标；其中，“sc1”和“sc2”分别表示场景1和场景2，“mono”和“bi”分别表示单基地感知和双基地感知，“bg”和“st”分别表示仅有背景环境和有感知目标存在。三类标签之间用“_”隔离，文件夹标签信息与对应的数据含义如表1所示。

表1 文件夹标签与数据含义

文件夹标签	数据含义	数据文件数量
sc1_mono_bg	场景1 单基地感知仅背景环境	10
sc1_mono_st	场景1 单基地感知有感知目标	150
sc1_bi_bg	场景1 双基地感知仅背景环境	10
sc1_bi_st	场景1 双基地感知有感知目标	150
sc2_mono_bg	场景2 单基地感知仅背景环境	10
sc2_mono_st	场景2 单基地感知有感知目标	150
sc2_bi_bg	场景2 双基地感知仅背景环境	10
sc2_bi_st	场景2 双基地感知有感知目标	150

每个文件夹内是按照前述感知信号配置连续采集的数据，为了方便数据的存储、读取和处理，将数据分段存放。1个数据文件包含持续时长为0.2 s的数据，从而对应1600个OFDM符号。数据文件命名为“data_x.mat”，其中“x”表示数据文件在该文件夹内的编号。每个“.mat”文件中的数据为结构体类型，包含8个字段，对应接收机的8个通道，通道命名为“ch”+“通道编号”，例如，“ch1”, “ch8”。每个通道的数据为1638行×1600列的复数数据，1行对应1个子载波、1列对应1个OFDM符号。

单个数据文件占用存储空间约为280 MB，本数据集共计约175 GB。以Matlab处理为例，可以使用“load”命令或者“importdata()”函数加载数据；加载数据后可以通过“xxx.ch1”访问通道1数据，访问其他通道数据同理。

图5 数据路径层级

数据示例

通过2D-DFT将感知信号从时间-频率域变换到时延-多普勒域，能够直观地观察数据特征。对于单基地感知，由于感知信号的接收机与发射机为同一设备，接收信号与发射信号完美同步，其数据特征如图6所示。

图6 单基地感知数据特征

对于双基地感知，由于感知信号的接收机与发射机采用各自的频率源生成本振信号和时钟信号，会产生定时偏差、定时漂移和载波频率偏差等。并且，通信系统的定时调整机制也会引起收发两端时钟的相对跳变。这些非理想因素会使得接收的感知信号沿频域维度和时间维度产生额外的未知相位，导致最终的数据特征如图7所示。。

图7 双基地感知数据特征

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本数据集基于vivo通信研究院研发的双基地感知通感一体化原型样机构造得到。完全独立的基站和终端间进行双基地感知的核心问题是解决由设备间时频异步引起的定时偏差、定时漂移和载波频率偏差等问题。通过样机的开发和研究，vivo清晰地揭示了时频异步对于感知信号的作用机理，提出对应解决方案并应用与原型样机，获得较好效果。该样机通过IMT-2030通感测试，在第四届通感一体化学术研讨会上获得Best Demo Award，并在中国移动和中国电信举办的展会上进行了展示，如图8所示。