A RadBackCom Approach to Integrated Sensing and Communication: Waveform Design and Receiver Signal Processing

RadBackCom 集成传感和通信方法:波形设计和接收器信号处理

基本信息

  • 批准号:
    2335765
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-09-01 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The emerging Internet of Things (IoT) and perceptive mobile networks are envisioned to provide broadband connectivity among a sheer number of connected users/devices and ubiquitous sensing capabilities. The integrated communication and sensing (ISAC) architectures achieve spectrum sharing between communications and sensing by encompassing just one active radio transmitter and two different receiving chains to accommodate the two functions. On the other hand, a promising technology for implementing low-power and low-cost communication is ambient backscatter communication (ABC), where a tag, often not connected to a battery or a power grid, can deliver a message to a reader by simply reflecting and modulating an incident ambient signal emitted by the radio frequency (RF) emitter of an existing legacy system. This project addresses various design aspects of a new ISAC architecture, called the RadBackCom system, which consists of a legacy radar system, and a backscatter communication system with the carrier signal being the radar clutter echoes. This research will significantly advance the state-of-the-art in the fields of ISAC and ABC. Practical use cases may include the exploitation of ground-based radars for air/road traffic control, environmental/weather monitoring, collision avoidance, intrusion detection, and radio imaging.Specifically, data transmission schemes will be developed when the legacy system is either a pure radar system or a dual functional radar communication (DFRC) system. When there are multiple tags transmitting data, transceiver schemes for both pilot-based sourced systems and pilot-free unsourced systems will be developed. Further, when the legacy system is assisted by a reflecting intelligent surface (RIS), several scenarios will be considered where the RIS also plays the role of an information-bearing tag, a one-bit reader, and a helper, respectively, in the RadBackCom system, and the corresponding solutions will be developed. The proposed approaches exploit an array of advanced techniques including compressed sensing, low-rank processing, simulation-based optimization, algebraic coding theory, iterative decoding, and deep neural networks, and will bring significant innovations to the theory and applications of both ISAC and ABC. Both a realistic simulator and a USRP software-defined radio testbed will be developed to validate the proposed algorithms.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
新兴的物联网 (IoT) 和感知移动网络有望在大量互联用户/设备和无处不在的传感功能之间提供宽带连接。集成通信和传感 (ISAC) 架构仅包含一个有源无线电发射器和两个不同的接收链以适应这两种功能,从而实现通信和传感之间的频谱共享。另一方面,一种用于实现低功耗和低成本通信的有前途的技术是环境反向散射通信(ABC),其中标签通常不连接到电池或电网,只需通过简单的操作即可将消息传递给阅读器反射和调制由现有遗留系统的射频(RF)发射器发射的入射环境信号。该项目解决了新 ISAC 架构(称为 RadBackCom 系统)的各个设计方面的问题,该架构由传统雷达系统和反向散射通信系统组成,其中载波信号是雷达杂波回波。这项研究将显着推进 ISAC 和 ABC 领域的最新技术。实际用例可能包括利用地面雷达进行空中/道路交通控制、环境/天气监测、避免碰撞、入侵检测和无线电成像。具体来说,当遗留系统是纯系统时,将开发数据传输方案。雷达系统或双功能雷达通信(DFRC)系统。当有多个标签传输数据时,将开发基于导频的源系统和无导频的无源系统的收发器方案。此外,当遗留系统由反射智能表面(RIS)辅助时,将考虑几种场景,其中RIS还分别在系统中扮演信息承载标签、一位阅读器和助手的角色。 RadBackCom系统,并将开发相应的解决方案。所提出的方法利用了一系列先进技术,包括压缩感知、低秩处理、基于模拟的优化、代数编码理论、迭代解码和深度神经网络,将为 ISAC 和 ABC 的理论和应用带来重大创新。 。将开发现实模拟器和 USRP 软件定义无线电测试台来验证所提出的算法。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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知道了