3GPP ISAC 通道模型走向可重現驗證

TR 38.901 Rel-19 感測通道模型進入模擬器實作與校準階段，開源實作補上規範未盡明確的細節

一、前言

整合感測與通訊 (Integrated Sensing and Communication, ISAC) 將同一份無線資源同時用於通訊與環境感知。任何感測技術要進入標準，前提是各家廠商能在同一套通道模型上比較演算法與效能，否則評估數據彼此無從對齊。第三代合作夥伴計畫 (3GPP) 在 Release 19 啟動 ISAC 通道模型研究項目，自 2024 年 2 月 RAN1 #116 會議展開技術討論，歷經九次正式會議於 2025 年 5 月 RAN1 #121 收斂，並將成果寫入無線通道模型技術報告 TR 38.901 V19.0.0 (2025 年 6 月版本) [2][8]。前幾期週報已分別追蹤 SA2 系統架構、RAN1 波形、SA3 安全與 O-RAN 實現等軌道，本週則回到一個看似基礎卻牽動全局的環節：當官方通道模型定稿之後，產業與學界如何把它正確地實作成可執行的模擬器，並驗證不同實作之間結果一致。

本週的觀察起點是一篇 2026 年 6 月 5 日發表的學術論文 (arXiv 2606.07328) [6]，由陽明交通大學研究團隊提出，主題正是 3GPP 相容 ISAC 通道模擬器的實作與校準。該文點出一個務實但常被忽略的問題：TR 38.901 雖然定義了 ISAC 通道模型的方法論，但報告本身並未把所有實作細節寫到完全明確的程度，導致不同團隊各自實作時可能得到不一致或無法同步的模擬結果 [6]。與此呼應，一篇較早的綜述 (arXiv 2512.03506) [8] 系統性整理了 Release 19 ISAC 通道標準化流程，並提出統一建模框架與兩階段校準程序。兩篇文獻雖屬學術提案、尚未經 3GPP 採納，卻共同凸顯出感測標準化正進入可重現性驗證階段的趨勢。

二、版本時程表

為避免將通道模型的進度與既有 SA1、SA2、RAN1 其他工作混為一談，下表彙整本主題涉及的官方文件與當前階段。時程節點皆以 3GPP 官方公告為準，未公告者以依官方公告帶過，不臆測日期。

由表中可見，通道模型的標準化主體已於 Release 19 收斂，目前處於維護與外溢應用階段。換言之，標準文字已大致定案，接下來的關鍵不在於再改模型，而在於各方能否以一致方式把它落地為評估工具。SA1 的 TR 22.837 [3] 與 TS 22.137 [4] 早已界定感測用例與服務需求，為通道模型提供了應涵蓋哪些場景的依據；通道模型則回過頭來，為這些用例的效能評估提供共同基準。Release 20 階段，ISAC 仍是 3GPP 持續推進的評估工作領域之一 [1][5]，使通道模型的正確實作從學理問題變成直接影響評估結論的工程問題。

三、官方定位

TR 38.901 原為 3GPP 跨頻段 (0.5 至 100 GHz) 的通訊通道模型基準，Release 19 的 ISAC 擴充在既有幾何隨機通道模型 (Geometry-based Stochastic Model, GBSM) 框架上，新增了描述感測目標與背景環境的能力 [2]。其核心概念是把原本只描述發射端到接收端的通道，拆解為目標通道 (target channel) 與背景通道 (background channel) 兩部分：前者刻畫電波打到感測目標 (如無人機、車輛、人體) 後反射回接收端的路徑，後者刻畫不含目標的環境雜波。為了讓目標反射兼具物理真實性與統計可重現性，標準引入雷達截面積 (Radar Cross Section, RCS) 與相應的起伏統計模型，描述反射強度隨姿態與時間變化的隨機波動 [2]。

在這套框架下，標準同時支援單站 (mono-static，收發共站) 與雙站 (bi-static，收發分離) 兩種感測幾何，並引入共享叢集 (shared cluster)、空間一致性 (spatial consistency) 以及都卜勒特性等附加特徵，使通道在時間與空間上的演化更貼近真實場景 [2][8]。由此可見，ISAC 通道模型並非把通訊與雷達模型簡單拼接，而是在統一的叢集化結構下同時承載通訊與感測兩種需求，這也是其實作複雜度遠高於純通訊通道模型的根源。為了驗證各家實作是否一致，3GPP 在標準化過程中採用校準 (calibration) 機制：由多家公司在約定的場景與代表性頻率 (例如 6 GHz 與 30 GHz) 下，各自跑出統計分布曲線並互相比對，曲線一致才視為實作正確 [6][8]。

四、物理層 (RAN) — 從規範到可執行模擬器

4.1 規範未盡明確處與實作分歧

ISAC 通道模型的價值，最終取決於它能否被忠實地重現為模擬器，而這正是論文 [6] 的切入點。該研究指出，TR 38.901 雖完整定義了建模方法論，但部分計算步驟與參數設定在報告中並未寫到逐行可複製的程度，使得不同團隊在實作時對某些細節各有詮釋，進而得到彼此不同步的結果 [6]。這在標準化情境下相當棘手：若連通道模型本身都無法跨實作對齊，後續以該模型評估的感測效能 (例如偵測率與誤警率) 就失去了可比較的基礎。為解決此問題，作者完整實作了 TR 38.901 的 ISAC 通道模擬器，並把模擬器、資料集與校準結果以開源專案形式公開於 GitHub，供同行重現與檢驗 [6]。此一作法為學術提案，尚未經 3GPP 採納，但其開源策略回應了標準社群對可重現性的需求。

4.2 校準的關鍵實作細節

進一步來看，論文 [6] 的核心貢獻不在於提出新模型，而在於釐清把標準轉為程式碼過程中的關鍵抉擇點，並以與 3GPP 各公司回報的參考結果比對來驗證正確性。校準分析涵蓋單站與雙站兩種幾何，並在代表性頻率下檢視耦合損耗、時延與都卜勒等統計量的分布是否落在參考範圍內 [6]。與此互補，綜述論文 [8] 提出延伸幾何隨機模型 (Extended GBSM, E-GBSM) 作為統一建模框架，並設計兩階段校準程序：第一階段先校準大尺度參數 (耦合損耗)，第二階段再校準全尺度參數 (延遲擴散、到達角與離開角度擴散等)，以漸進方式逐步驗證模型精確度。兩篇文獻 (皆為學術提案，尚未經 3GPP 採納) 一致顯示，ISAC 通道模型的難點，已從要不要這樣建模，轉向如何把它一致地實作出來。

五、架構層 (SA) — 校準後的通道模型如何支撐系統評估

5.1 通道模型作為跨層評估的共同地基

通道模型雖屬 RAN1 物理層範疇，但其影響向上貫穿整個系統架構評估，這是把本週主題放回 SA 視角的理由。SA1 在 TR 22.837 [3] 中盤點數十項感測用例，並於 TS 22.137 [4] 將其歸納為物件偵測與追蹤、環境監測、動作監測三大類，各自附帶不同的感測效能要求。這些要求最終要靠系統級模擬來檢驗是否可達，而模擬的可信度直接建立在通道模型的正確性之上：若通道模型的實作在各家之間存在偏差，則同一份服務需求在不同廠商的評估中可能得出南轅北轍的結論。由此可見，校準後的通道模型等於為 SA1 服務需求與 SA2 架構研究提供了一塊共同地基。

5.2 對 SA2 架構抉擇的間接影響

相對而言，校準工作對 SA2 架構研究的影響是間接但實質的。SA2 在 Release 20 的系統架構研究 [1][5] 需要回答感測資料在哪裡處理、以何種介面對外開放等問題，而這些抉擇往往伴隨需要多少感測精度、付出多大訊號開銷的量化權衡；唯有當底層通道模型可信且可重現，這類權衡才有客觀依據，而非各說各話。換言之，一個經過嚴謹校準的開源通道模擬器，雖然出自學界，卻可能成為 3GPP 成員在系統層評估時的共同參照工具，降低跨公司結果對齊的成本。本報導在此須強調：上述開源模擬器與 E-GBSM 框架皆為學術界貢獻，並非 3GPP 官方交付物，其與官方參考結果的一致性仍以 3GPP 內部校準為最終依據。

六、展望

從本週進展可歸納三項觀察。其一，Release 19 ISAC 通道模型主體已定稿並納入 TR 38.901 [2]，感測標準化的重心正從定義模型轉向可重現地實作與校準模型，本週的開源模擬器與兩階段校準研究 [6][8] 即是此趨勢的代表。其二，通道模型的可重現性並非單純的工程細節，而是後續所有感測效能評估 (偵測率、誤警率、定位精度) 能否跨廠商對齊的前提，其重要性將隨 6G 評估工作展開而放大。其三，學界以開源策略補上規範未盡明確之處，雖屬非官方貢獻，卻可能反過來影響 3GPP 內部對實作細節描述方式的精緻化。

進一步來看，後續可關注的方向包含：其一，TR 38.901 是否在 Release 21 6G 通道模型研究中，將感測通道擴充至頻率三段 (Frequency Range 3, FR3，7 至 24 GHz) 乃至更高頻段與極大規模天線陣列的近場條件；其二，3GPP 是否在後續報告版本中補強 ISAC 通道模型的實作細節描述，以降低跨實作分歧；其三，開源 ISAC 通道模擬器是否被更多 3GPP 成員採為共同評估基準，進而縮短校準週期；其四，校準方法論是否從通道層延伸至端到端感測效能 (偵測率與誤警率) 的跨廠商對齊。本報導將於 Release 21 通道模型研究立項、或 TR 38.901 後續維護版本釋出時，另立專題追蹤具體變化。

資料來源

[1]  3GPP Release 20 官方頁面：5G-Advanced 與 6G 預備版本工作總覽，ISAC 為其中一項工作領域。  https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases/release-20

[2]  3GPP TR 38.901：Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz，Rel-19 版本 (V19.0.0) 納入 ISAC 感測通道模型擴充，為本主題核心規範。  https://www.3gpp.org/DynaReport/38901.htm

[3]  3GPP TR 22.837：Feasibility Study on Integrated Sensing and Communication，盤點感測用例與功能需求。  https://www.3gpp.org/DynaReport/22837.htm

[4]  3GPP TS 22.137：ISAC 服務需求 (Stage 1)，將感測用例歸納為物件偵測與追蹤、環境監測、動作監測三大類並定義效能要求。  https://www.3gpp.org/DynaReport/22137.htm

[5]  3GPP 官方新聞 Rel-20 Planning and Progress in TSG SA，說明 Release 20 5G-Advanced 與 6G 預備工作時程與範疇。  https://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/sa-rel20

[6]  arXiv 2606.07328 (2026-06-05；學術提案，尚未經 3GPP 採納)：Implementation and Calibration of 3GPP-Compliant ISAC Channel Simulator，實作 TR 38.901 ISAC 通道模擬器並與 3GPP 公司參考結果校準比對，開源於 GitHub。  https://arxiv.org/abs/2606.07328

[7]  arXiv 2507.19266 (2025-07；學術文獻)：Overview of 3GPP Release 19 Study on Channel Modeling Enhancements to TR 38.901 for 6G，綜述 Rel-19 通道模型於 7–24 GHz 頻段的增強內容 (SMa 場景、近場傳播、空間非平穩性等)，非 ISAC 感測通道專題。  https://arxiv.org/abs/2507.19266

[8]  arXiv 2512.03506 (2025-12；學術提案，尚未經 3GPP 採納)：A Comprehensive Survey of 3GPP Release 19 ISAC Channel Modeling，提出 E-GBSM 統一建模框架與兩階段校準程序。  https://arxiv.org/abs/2512.03506