It is anticipated that integrated sensing and communications (ISAC) would be one of the key enablers of next-generation wireless networks (such as beyond 5G (B5G) and 6G) for supporting a variety of emerging applications. In this paper, we provide a comprehensive review of the recent advances in ISAC systems, with a particular focus on their foundations, system design, networking aspects and ISAC applications. Furthermore, we discuss the corresponding open questions of the above that emerged in each issue. Hence, we commence with the information theory of sensing and communications (S$\&$C), followed by the information-theoretic limits of ISAC systems by shedding light on the fundamental performance metrics. Next, we discuss their clock synchronization and phase offset problems, the associated Pareto-optimal signaling strategies, as well as the associated super-resolution ISAC system design. Moreover, we envision that ISAC ushers in a paradigm shift for the future cellular networks relying on network sensing, transforming the classic cellular architecture, cross-layer resource management methods, and transmission protocols. In ISAC applications, we further highlight the security and privacy issues of wireless sensing. Finally, we close by studying the recent advances in a representative ISAC use case, namely the multi-object multi-task (MOMT) recognition problem using wireless signals.


翻译:集成感知与通信(ISAC)预计将成为下一代无线网络(如超5G(B5G)和6G)支撑各类新兴应用的关键使能技术之一。本文对ISAC系统的近期进展进行了全面综述,重点聚焦其基础理论、系统设计、组网架构及应用场景。进一步地,我们探讨了上述各议题中浮现的相应未解决问题。首先从感知与通信(S&C)的信息理论出发,通过揭示基本性能指标阐明ISAC系统的信息论极限;随后讨论其时钟同步与相位偏移问题、相关的帕累托最优信号设计策略,以及超分辨率ISAC系统设计方案。此外,我们预见ISAC将推动基于网络感知的未来蜂窝网络实现范式变革,重塑经典蜂窝架构、跨层资源管理方法与传输协议。在ISAC应用方面,进一步强调无线感知中的安全与隐私问题。最后,本文聚焦ISM典型用例——基于无线信号的多目标多任务(MOMT)识别问题,梳理其最新研究进展。

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