論文の概要: Optical ISAC: Fundamental Performance Limits and Transceiver Design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11792v3
- Date: Fri, 23 Aug 2024 17:14:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-26 10:14:02.506639
- Title: Optical ISAC: Fundamental Performance Limits and Transceiver Design
- Title（参考訳）: 光ISAC:基本性能限界とトランシーバ設計
- Authors: Alireza Ghazavi Khorasgani, Mahtab Mirmohseni, Ahmed Elzanaty,
- Abstract要約: 本稿では,単一入力単出力通信を用いた光ポイントツーポイント(P2P)システムにおける最適容量歪み(C-D)トレードオフを特徴付ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.97536075941862
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper characterizes the optimal capacity-distortion (C-D) tradeoff in an optical point-to-point (P2P) system with single-input single-output for communication and single-input multiple-output for sensing (SISO-COM and SIMO-SEN) within an integrated sensing and communication (ISAC) framework. We consider the optimal rate-distortion (R-D) region and explore several inner (IB) and outer (OB) bounds. We introduce practical, asymptotically optimal maximum a posteriori (MAP) and maximum likelihood estimators (MLE) for target distance, addressing nonlinear measurement-to-state relationships and non-conjugate priors. As the number of sensing antennas increases, these estimators converge to the Bayesian Cram\'er-Rao bound (BCRB). We also establish that the achievable rate-CRB (AR-CRB) serves as an OB for the optimal C-D region, valid for both unbiased estimators and asymptotically large numbers of receive antennas. To clarify that the input distribution determines the tradeoff across the Pareto boundary of the C-D region, we propose two algorithms: \textit{i}) an iterative Blahut-Arimoto algorithm (BAA)-type method, and \textit{ii}) a memory-efficient closed-form (CF) approach. The CF approach includes a CF optimal distribution for high optical signal-to-noise ratio (O-SNR) conditions. Additionally, we adapt and refine the Deterministic-Random Tradeoff (DRT) to this optical ISAC context.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,通信用シングルインプット・シングルアウトプットとセンサ用シングルインプット・マルチアウトプット(SISO-COMとSIMO-SEN)を備えた光ポイント・ツー・ポイント(P2P)システムにおける最適容量歪み(C-D)トレードオフを,統合センシング通信(ISAC)フレームワーク内で特徴付ける。
最適速度歪み(R-D)領域を考察し、いくつかの内部(IB)および外部(OB)境界を探索する。
本稿では,非共役前と非共役前との非線形計測・状態関係に対処するため,実践的,漸近的に最適最大距離推定器 (MAP) と目標距離推定器 (MLE) を導入する。
検知アンテナの数が増加するにつれて、これらの推定器はベイズクラム・ラオ境界(BCRB)に収束する。
また、達成可能なレートCRB(AR-CRB)が最適C-D領域のOBとして機能し、非バイアス推定器と漸近的に多数の受信アンテナの両方に有効であることを示す。
入力分布がC-D領域のパレート境界のトレードオフを決定することを明らかにするために, 反復的ブラフト・アリモトアルゴリズム (BAA) と, メモリ効率の高い閉形式 (CF) アプローチ (CF) の2つのアルゴリズムを提案する。
CFアプローチは、高光信号-雑音比(O-SNR)条件に対するCF最適分布を含む。
さらに、この光学ISACコンテキストにDRT(Deterministic-Random Tradeoff)を適用し、洗練する。
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