3GPP Release 19 ISAC 通道建模標準化

TR 38.901 擴充與感測模式的建模框架

一、前言

　　無線通道建模是無線通訊系統設計、模擬驗證與標準化效能評估的共同基礎。3GPP 自 2018 年起以 TR 38.901 奠定 5G NR 通道模型基準，覆蓋 0.5 GHz 至 100 GHz 頻段，為通訊鏈路的路徑損耗、多路徑衰落與空間一致性建立統一框架。然而，整合感知通訊（Integrated Sensing and Communication, ISAC）所引入的感測路徑——涵蓋基地台對目標的發射、目標散射乃至雙站接收——在物理傳播機制上與通訊鏈路存在本質差異，既有的 TR 38.901 無法直接套用。

　　有鑑於此，3GPP 於 2023 年 12 月 RAN #102 全體大會核准「Study on channel modelling for ISAC for NR」研究項目，正式啟動 ISAC 通道建模的標準化工作。RAN1 工作組自 2024 年 2 月 RAN1 #116 至 2025 年 5 月 RAN1 #121 共歷經九次正式會議的密集討論，完成 ISAC 感測通道建模規格的收斂。相關成果以修改建議稿（Change Request）形式，於 2025 年 6 月 RAN #108 全體大會依文號 RP-251567 獲批，正式納入 TR 38.901 V19.0.0。

　　此舉標誌著 ISAC 通道建模首次以國際標準形式確立，為 Release 20 的規範性效能評估提供統一模擬基準，亦使不同廠商與學術機構得以在一致的通道假設下進行橫向比較。

 

二、版本時程表

　　下表整理 ISAC 通道建模標準化的主要里程碑節點，依 3GPP 官方公告為準。

里程碑	時間 / 會議	說明
研究項目核准	2023-12 / RAN #102	核准 Study on channel modelling for ISAC for NR，由 RAN1 主導執行
RAN1 討論啟動	2024-02 / RAN1 #116	開始技術討論，確立 ISAC 通道由目標通道與背景通道組成的雙層框架
3-RP 方法獲批	2025-04 / RAN1 #120bis	三參考點（3-Reference-Point）建模方法通過，成為單基地背景通道的核心方案
建模規格定案	2025-05 / RAN1 #121	九次正式會議後完成通道模型參數收斂，跨機構校準結果確認
成果納入標準	2025-06 / RAN #108	批准 RP-251567，更新 TR 38.901 至 V19.0.0

 

三、官方定位

　　TR 38.901 V19.0.0 的 ISAC 擴充定義了六類感測模式，涵蓋主要的 ISAC 部署場景。這六類模式依發射端（Tx）與接收端（Rx）的位置關係區分：TRP 單基地（BS Monostatic）、TRP-TRP 雙基地（BS-BS Bistatic）、TRP-UE 雙基地（TRP-UE Bistatic）、UE-TRP 雙基地（UE-TRP Bistatic）、UE-UE 雙基地（UE-UE Bistatic），以及 UE 單基地（UE Monostatic）。單基地模式中，感測發射端與接收端共站於同一 TRP 或 UE；雙基地模式則涉及不同節點，需分別計算 Tx-目標與目標-Rx 兩段鏈路的視線概率（Line-of-Sight Probability），相互獨立運算，而非沿用單一鏈路機率的簡化假設。

　　標準化工作的頻率範疇設定為 0.5 GHz 至 100 GHz，與 3GPP FR1、FR2 頻段規劃銜接。此選擇兼顧現有 5G NR 頻段的感測可行性與毫米波頻段高解析度感測的需求，避免過早限定單一頻段而限縮跨場景的普適性。

　　在此基礎上，ISAC 通道模型被定義為目標通道（Target Channel）與背景通道（Background Channel）的加總。此雙層架構使後續物理層信號處理與效能評估能夠分別量化感測信號的有效分量與背景干擾的影響，相較於沿用通訊通道模型直接模擬的作法，更能反映感測場景的實際物理機制。

 

四、物理層（RAN）

4.1　目標通道與背景通道的雙層分解

　　3GPP ISAC 通道模型的核心創新，在於將完整感測通道分解為目標通道與背景通道兩部分：

• 目標通道包含所有受感測目標影響的傳播路徑，即發射端訊號經目標散射後到達接收端的回波路徑。
• 背景通道涵蓋來自環境的雜波（Clutter）與環境物件（Environment Objects, EO）所形成的反射；這些路徑的存在與感測目標無關，但會直接影響感測接收端的信雜比，並決定偵測率（Detection Probability）與誤警率（False Alarm Rate）的基準門檻。

　　此雙層分解框架使建模者得以分別刻畫感測信號的有效成分與環境背景干擾，為效能評估奠定物理上合理的分析基礎，避免傳統通訊通道模擬中將環境反射混入信號路徑的誤差。

　　進一步地，背景通道引入功率控制因子（Power Control Factor, PCF）參數，用以量化目標存在對周遭環境散射的影響程度。實測結果顯示，PCF 在視線（LOS+LOS）與非視線（LOS+NLOS）條件下呈現顯著差異，可透過對數常態分布加以統計建模。此設計使同一框架適用於單基地與雙基地兩類感測模式，避免為不同部署場景分別建立獨立模型所帶來的碎片化問題。

4.2　雷達截面積建模與跨機構校準

感測目標的物理特性以雷達截面積（Radar Cross Section, RCS）量化。3GPP 採用三參數模型予以標準化 [8]：

1. 大尺度功率因子 A：定義目標的平均散射強度，與角度無關，與頻率相關。
2. 角度相依分量 B₁：捕捉 RCS 隨入射角變化的方向性散射特性。
3. 隨機分量 B₂：以對數常態統計分布描述 RCS 的隨機起伏。

相較於其他候選分布，對數常態分布的參數具有明確物理意義且解析性質有利於工程實作，因此 3GPP 採用此分布建模 RCS 隨機分量 [8]。RAN1 為常見感測目標類型——包括小型與大型無人機（UAV）、行人、車輛及自動導引車（AGV）——提供參數建模指引；各類目標的初始參數值與量測驗證結果已收斂至 TR 38.901 V19.0.0 附錄 [5][8]。

在頻率校準方面，跨機構模擬比對在 6 GHz 與 30 GHz 兩個典型頻點進行，分別對應 TRP 單基地與雙基地感測配置 [5]。校準結果顯示，不同廠商實現之間的耦合損耗（Coupling Loss）統計呈現高度一致性，驗證建模框架在多場景下的可重現性 [5]。

4.3　空間一致性與動態目標建模

　　ISAC 感測應用中，目標往往處於移動狀態——行人步行、車輛行駛、無人機飛行——因此通道模型需具備跨時間的空間一致性，確保目標軌跡連續移動時，對應的多路徑成分相位演化保持物理上的連貫性。

　　傳統通訊通道模型的空間一致性主要考慮 UE 移動下的多路徑演化；然而在感測場景中，目標並非收發端本身，需對目標位置的三維移動進行獨立建模，形成 Tx-目標-Rx 串聯子通道的動態時變特性，且須確保微都卜勒（Micro-Doppler）效應的相位連貫性。此問題在 RAN1 討論中被識別為關鍵技術挑戰。

 

五、架構層（SA）

5.1　通道模型與 SA1 服務需求的映射關係

　　SA1 在 TR 22.837 中定義了 32 項 ISAC 使用案例，依效能需求涵蓋目標偵測、追蹤、環境監測與動作監測等類別。TR 22.837 的感測效能指標涵蓋置信度、定位精度、速度精度、感測解析度、最大服務延遲、更新率、漏偵率以及誤警率；這些指標的數值設定本質上都與底層通道特性密切相關——路徑損耗決定可感測距離、多路徑結構影響距離解析度、背景雜波功率直接決定信號偵測的信雜比門檻。

　　TR 38.901 ISAC 擴充的完成，意義在於首次為上述 SA1 指標提供可量化模擬的通道環境，使不同機構的效能評估能夠在統一標準通道下進行可比較的橫向驗證，而非各自採用不同的通道假設。

　　在此基礎上，SA2 針對感測資料架構所提出的各類感測功能模組（相關架構命名目前仍為 SA2 架構研究中的學術提案暫稱，最終命名以 TR 23.700-14 為準），其可行性驗證同樣高度依賴標準化的通道模擬環境。換言之，RAN1 完成的 TR 38.901 ISAC 通道模型不僅服務於物理層波形設計，更為 SA2 架構研究中各感測功能的效能邊界界定提供評估基準，形成 RAN 與 SA 兩條標準化路徑之間的技術紐帶。

5.2　Release 19 ISAC 標準體系中的定位

　　Release 19 的 ISAC 相關研究輸出分布於多份技術報告中，構成相互支撐的標準體系：

• SA1 的 TR 22.837（使用案例與服務需求）：定義感測服務的目標與量化需求。
• RAN1 的 TR 38.901 ISAC 擴充（通道模型）：定義可評估上述需求的模擬環境。
• SA2 的 TR 23.700-14（架構研究，進行中）：規劃感測功能的系統架構實現。

　　三者的時序安排體現 3GPP「由需求到通道再到架構」的標準化邏輯：先確立服務需求，再建立評估環境，最後在有通道基準的條件下進行架構設計。這一體系化的工作順序是 Release 19 ISAC 標準化推進的重要特徵，亦反映 3GPP 在應對新型融合技術時所採取的審慎、分層推進態度。

 

六、展望

　　TR 38.901 ISAC 通道模型的完成標誌著 Release 19 感測標準化的重要里程碑，但同時清楚界定尚未解決的問題邊界：

• 太赫茲頻段（100 GHz 以上）的感測通道特性——包括更強的大氣吸收、表面粗糙度散射效應等——仍屬研究階段，有待 Release 21 的 6G 通道模型研究納入。
• 極大規模天線陣列（Extremely Large Aperture Array, ELAA）的近場感測通道建模亦尚未被 TR 38.901 V19.0.0 涵蓋，為後續研究留下明確的延伸空間。

　　在此基礎上，Release 20 的規範性工作將以 TR 38.901 V19.0.0 作為評估基準，針對 NR 波形的感測效能、參考信號（如定位參考信號 PRS 與 SRS 用於感測）設計，以及多 TRP 協作感測增益量化進行技術評估，預期以技術報告（TR）形式輸出，尚未進入技術規格（TS）層次。更長遠來看，Release 21 預計推出第一套完整的 6G ISAC 規範性技術規格，屆時 TR 38.901 的 ISAC 擴充將扮演從研究到規範的橋接角色。

　　目前學術界已在標準化通道模型框架下展開大量量測驗證工作，包括旋轉目標的微都卜勒特徵驗證、室內工廠場景的 RCS 量測，以及多頻段的跨場景校準。這些驗證資料將持續回饋至標準化流程，強化 TR 38.901 ISAC 通道模型的實用可信度。

 

資料來源

[1] 3GPP TR 38.901 官方規格頁面（Study on Channel Model for Frequencies from 0.5 to 100 GHz, Release 19）。https://www.3gpp.org/DynaReport/38.901.htm

[2] 3GPP Release 19 官方說明頁面。https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases/release-19

[3] 3GPP Next G Alliance 合作新聞：TR 38.901 通道量測進展報導。https://www.3gpp.org/news-events/partner-news/channel-measurements

[4] 3GPP RP-251567：RAN #108 ISAC 通道建模研究項目完成批准文件（2025-06）。https://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/TSG_RAN/TSGR_108/Docs/RP-251567.zip

[5] [學術] A Comprehensive Survey of 3GPP Release 19 ISAC Channel Modeling, arXiv:2512.03506（Dec 2025）。https://arxiv.org/abs/2512.03506

[6] [學術] Research and Experimental Validation for 3GPP ISAC Channel Modeling Standardization, arXiv:2504.09799（Apr 2025）。https://arxiv.org/abs/2504.09799

[7] [學術] Latest progress for 3GPP ISAC channel modeling standardization, Science China Information Sciences（2024）。https://link.springer.com/article/10.1007/s11432-024-4172-8

[8] [學術] A Unified RCS Modeling of Typical Targets for 3GPP ISAC Channel Standardization, arXiv:2505.20673（May 2025）。https://arxiv.org/abs/2505.20673

[9] 3GPP TR 38.901 V19.0.0：Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz（2025-06）。https://www.3gpp.org/DynaReport/38.901.htm

[10] 3GPP TR 22.837 V19.4.0：Feasibility Study on Integrated Sensing and Communication, Release 19（2024-06）。https://www.3gpp.org/DynaReport/22.837.htm