Informationstheoretische Grenzen der Leistungs-Verzerrungsabwägung in speicherfreien ISAC-Systemen

Concetti Chiave

Die Studie untersucht die informationstheoretischen Grenzen integrierter Sensorik und Kommunikation (ISAC), mit dem Ziel einer gleichzeitig zuverlässigen Kommunikation und präzisen Kanalzustandsschätzung. Es wird ein Modell mit einem zustandsabhängigen diskreten memoryfreien Kanal (SD-DMC) entwickelt, das verschiedene Kausalitätsgrade von Zusatzinformationen am Sender und Empfänger sowie Kanalfeedback berücksichtigt.

Sintesi

Die Studie untersucht die informationstheoretischen Grenzen integrierter Sensorik und Kommunikation (ISAC) mit dem Ziel einer gleichzeitig zuverlässigen Kommunikation und präzisen Kanalzustandsschätzung.

Es wird ein Modell mit einem zustandsabhängigen diskreten memoryfreien Kanal (SD-DMC) entwickelt, das verschiedene Kausalitätsgrade von Zusatzinformationen am Sender (SI-T) und Empfänger (SI-R) sowie Kanalfeedback berücksichtigt. Die Beziehung zwischen der erreichbaren Kommunikationsrate und der Schätzgenauigkeit, die Kapazitäts-Verzerrungsabwägung (C-D), wird für unterschiedliche Kausalitätsgrade der Zusatzinformationen charakterisiert.

Das Modell kann verschiedene praktische Szenarien abbilden, indem den Zusatzinformationen unterschiedliche Bedeutungen zugewiesen werden, einschließlich monosta-tischer und bistatischer Radarsysteme. Die Analyse wird auf den zweibenutzerdegredierten Rundfunkkanal erweitert, und es wird eine erreichbare C-D-Region abgeleitet, die unter bestimmten Bedingungen eng ist.

Um die bei der Berechnung von C-D-Funktionen/Regionen auftretenden Optimierungsprobleme zu lösen, wird ein proximaler Block-Koordinaten-Abstiegsalgorithmus (BCD) vorgeschlagen, dessen Konvergenz zu einem stationären Punkt bewiesen und ein Abbruchkriterium abgeleitet wird. Schließlich werden mehrere repräsentative Beispiele untersucht, um die Vielseitigkeit des Rahmens und die Effektivität des vorgeschlagenen Algorithmus zu demonstrieren.

Statistiche

Die Kapazität-Verzerrungsabwägung kann als nicht-abnehmende, konkave Funktion der Verzerrung dargestellt werden.

Citazioni

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Approfondimenti chiave tratti da

An Analysis of Capacity-Distortion Trade-Offs in Memoryless ISAC Systems

by Xiny... alle arxiv.org 03-29-2024

https://arxiv.org/pdf/2402.17058.pdf

Domande più approfondite

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Um die Interaktion zwischen mehreren ISAC-Systemen, die denselben Funkkanal nutzen, zu untersuchen, könnte das Modell um eine Multi-User-Komponente erweitert werden. Dies würde es ermöglichen, die Koexistenz und Interferenz zwischen verschiedenen ISAC-Systemen zu analysieren, die miteinander kommunizieren und Sensordaten über denselben Kanal austauschen. Durch die Erweiterung des Modells auf mehrere Benutzer könnten verschiedene Szenarien untersucht werden, wie z.B. Kollisionen, Ressourcenaufteilung und Koordinierung zwischen den Systemen. Dies würde es ermöglichen, die Leistungsfähigkeit und Effizienz von ISAC-Systemen in komplexen und stark vernetzten Umgebungen zu bewerten.