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ランダムなISAC信号には専用のプリコーディングが必要


核心概念
ランダムなISAC信号を使用する場合、従来の決定論的な信号設計では性能が劣化するため、信号のランダム性を考慮した専用のプリコーディング設計が必要である。
要約
本論文では、統合型センシングおよび通信(ISAC)システムにおいて、ランダムな信号を使用する際の性能劣化を分析し、これを改善するための専用プリコーディング設計手法を提案している。 まず、従来のLMMSE推定に基づく決定論的プリコーディングでは、ランダムな信号を使用すると性能が劣化することを示した。そこで、ランダムな信号を考慮した新しい性能指標であるELMMSEを定義し、これを最小化するデータ依存型プリコーディング(DDP)とデータ独立型プリコーディング(DIP)を提案した。 DDPは各信号実現に応じて最適なプリコーダを設計するため最良の性能が得られるが、高い計算複雑度を要する。一方、DIPは信号実現に依存せず、オフラインで最適化可能なため、計算コストを大幅に削減できる。さらに、高SNR近似を用いることで、DIPの最適化問題を簡略化した。 最後に、提案手法をISAC伝送に拡張し、通信性能制約下でELMMSEを最小化する手法を示した。数値結果より、提案手法がランダムISAC信号に対して大幅な性能改善を実現することを確認した。
統計
ランダムISAC信号を使用する場合、LMMSEに基づく決定論的プリコーディングでは以下の性能劣化が生じる: L = 2048のとき、約-16 dBの劣化 L = 32のとき、約-11 dBの劣化
引用
なし

抽出されたキーインサイト

by Shihang Lu,F... 場所 arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.01822.pdf
Random ISAC Signals Deserve Dedicated Precoding

深掘り質問

ランダムISAC信号の性能劣化を最小限に抑えるためには、どのようなアプローチが考えられるか

ISACシステムにおけるランダム信号の性能劣化を最小限に抑えるためには、ランダム信号を考慮した専用のプリコーディング設計が必要です。従来の決定論的信号と異なり、ランダム信号を使用する場合、信号のランダム性による影響を考慮する必要があります。ランダム信号を使用することで生じる性能劣化を最小限に抑えるために、データ依存型プリコーディング(DDP)やデータ非依存型プリコーディング(DIP)などの専用のプリコーディング手法が有効です。これにより、ランダムISAC信号の性能を最適化し、通信要件を満たすことが可能となります。

従来の決定論的プリコーディングと提案手法の性能差は、どのような要因によって生じているのか

従来の決定論的プリコーディングと提案手法の性能差は、主にランダム信号の影響によって生じています。従来の手法では、ランダム性を考慮せずに設計されていたため、ランダム信号による性能劣化が無視されていました。一方、提案手法ではランダム信号の影響を考慮し、専用のプリコーディング設計を行うことで性能を最適化しています。ランダム性による影響を考慮することで、従来の手法と比べてより効果的な性能向上が実現されています。

ランダムISAC信号の利用が、通信システムと無線センシングシステムの融合にどのような影響を及ぼすと考えられるか

ランダムISAC信号の利用が、通信システムと無線センシングシステムの融合に大きな影響を与えると考えられます。通信システムではランダム信号を使用することで通信効率を向上させることが可能となりますが、同時に無線センシングシステムにおいてはランダム性による性能劣化が懸念されます。このような状況下で、ランダムISAC信号を適切に扱うためには専用のプリコーディング設計が不可欠です。ランダム性を考慮した設計手法により、通信とセンシングの両方の要件を満たすことが可能となり、効率的なシステム運用が実現されます。
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