大規模全二重セルラーネットワークにおけるISACのための連続干渉除去

Core Concepts

大規模全二重セルラーネットワークにおけるISACでは、通信アップリンクシグナルの復号と、レーダーモードシグナルの検出の両方を基地局で行う必要がある。連続干渉除去を用いてこれらの信号を処理する際、未知のターゲットのためチャネル強度に基づく順序付けが困難である。本研究では、復号を先に行う場合と検出を先に行う場合の両方を分析し、状況に応じた最適な順序付けの重要性を明らかにする。

Abstract

本研究では、大規模な全二重セルラーネットワークにおけるISACを分析している。基地局は通信モードのアップリンクシグナルの復号と、レーダーモードのシグナルの検出の両方を行う必要がある。
まず、自己干渉除去の後、連続干渉除去(SuIC)を用いて両信号を処理する。しかし、ターゲットが未知のため、チャネル強度に基づく信号の順序付けが困難である。レーダーモードシグナルは二重パスロスにより弱くなるが、アップリンクシグナルはUEの送信電力が低いため弱い。さらに、大規模ネットワークからの干渉により、両信号のSINRの差が小さくなる。
そのため、本研究では、基地局で復号を先に行う場合と検出を先に行う場合の両方を分析する。結果、ターゲットが基地局から一定の距離内にいる場合は検出を先に行うのが優れており、それ以降の距離では復号を先に行うのが優れることがわかった。また、UEの送信電力が一定の閾値を超えると、最適なSuICの順序が変わることも示された。大規模ネットワークの干渉を考慮しないと、復号を先に行うのが常に最適と誤った結論になることも明らかにした。さらに、自己干渉除去の不完全性によるデコーディングと検出の脆弱性も示した。

Stats

基地局の送信電力Pbは1、UEの送信電力Puは0.2である。
基地局とターゲットの距離R1は5vである。
自己干渉除去の残留割合ζは10^-12である。

Quotes

"大規模ネットワークの干渉を考慮しないと、復号を先に行うのが常に最適と誤った結論になる"
"ターゲットが基地局から一定の距離内にいる場合は検出を先に行うのが優れており、それ以降の距離では復号を先に行うのが優れる"
"UEの送信電力が一定の閾値を超えると、最適なSuICの順序が変わる"

Key Insights Distilled From

Successive Interference Cancellation for ISAC in a Large Full-Duplex Cellular Network

by Konpal Shauk... at arxiv.org 05-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2405.00109.pdf

Deeper Inquiries

質問1

ターゲットの位置や移動パターンが既知の場合、最適なSuICの順序はどのように変化するか?
ターゲットの位置や移動パターンが既知の場合、最適なSuICの順序は変化します。通常、ターゲットが近くにある場合は、検出を最初に行うことが有利です。なぜなら、ターゲットが近い場合、検出信号の強度が高くなり、検出を最初に行うことでより高い成功率が期待されるからです。一方、ターゲットが遠くにある場合は、デコーディングを最初に行うことが有利になることがあります。遠いターゲットの場合、検出信号の強度が低くなるため、デコーディングを最初に行うことでより効果的に通信モードのメッセージを取り出すことができます。

質問2

自己干渉除去の精度向上によって、デコーディングと検出の性能はどのように改善されるか?
自己干渉除去の精度が向上すると、デコーディングと検出の性能が改善されます。精度の向上により、自己干渉がより効果的に除去され、通信モードのメッセージや検出信号がより正確に取り出されます。これにより、通信システム全体の信頼性が向上し、通信および検出の成功率が高まります。また、精度の向上により、通信システムのスループットや効率も向上することが期待されます。

質問3

ISAC以外の通信システムにおいて、連続干渉除去の最適な順序付けはどのように検討されるべきか?
ISAC以外の通信システムにおいて、連続干渉除去の最適な順序付けを検討する際には、通信モードと検出モードの信号の特性や強度、干渉の影響などを考慮する必要があります。まず、通信モードと検出モードの信号の強度やパスロスの違いを評価し、どちらが優先されるべきかを判断します。また、干渉の影響やシステムの特性に応じて、通信モードと検出モードの順序付けを最適化するための数値シミュレーションや解析を行うことが重要です。最終的に、通信システムの性能や効率を最大化するために、適切な連続干渉除去の順序付けを選択することが重要です。